Účinnější fotovoltaika pod laserem
Kromě klasických aplikací pro solární články lze fotovoltaická zařízení použít s laserovým světlem pro efektivní přenos energie.
V nové formě přenosu energie, nazvané power by light, se laserová energie dodává buď vzduchem, nebo optickým vláknem do fotovoltaického článku, jehož vlastnosti odpovídají výkonu a vlnové délce monochromatického laserového světla. Fotovoltaický efekt je zvlášť účinný, když energie dopadajícího světla leží mírně nad tzv. bandgap energií vlastní polovodičovému materiálu. Teoreticky jsou tak možné velmi vysoké účinnosti, když je monochromatický laser, jako zdroj světla, spárován s vhodným materiálem polovodičové sloučeniny. Ve srovnání s konvenčním kabelovým přenosem energie je napájení světelnými systémy zvláště výhodné např. pro aplikace vyžadující galvanickou izolaci, bezdrátový přenos energie apod.
Vědci z Fraunhoferova institutu pro solární energetické systémy (ISE) představili fotovoltaický článek s rekordní účinností převodu 68,9 % (zatím nejvyšší účinnost dosažená při přeměně světla na elektřinu), které dosáhli u polovodičového fotovoltaického článku III-V na bázi arsenidu galia vystaveného laserovému světlu 858 nm. Využili speciální technologii tenkých vrstev, při níž se vrstvy solárních článků nejprve pěstují na substrátu arsenidu galia, který se poté odstraní. Na zadní povrch zbývající polovodičové struktury, silné jen několik mikrometrů, je naneseno vodivé, vysoce reflexní zrcadlo. Vědci zkoumali tenkovrstvé články s reflektory na zadní straně ze zlata a také kombinaci keramiky a stříbra, přičemž zmíněná kombinace vykazovala nejlepší výsledky. Jako absorbér byla vyvinuta heterostruktura n-GaAs / p-AlGaAs, která vykazuje zvláště nízké ztráty nosiče náboje v důsledku rekombinace.
„Jde o působivý výsledek, který ukazuje potenciál fotovoltaiky pro průmyslové aplikace. Optický přenos energie může být využit např. pro monitorování větrných turbín, vedení vysokého napětí, snímačů paliva v nádržích letadel nebo pro optické napájení implantátů z vnějšku těla či pro bezdrátový napájecí zdroj pro aplikace na internetu věcí," říká profesor Andreas Bett, ředitel institutu Fraunhofer ISE.
Kamil Pittner
Foto: Fraunhofer ISE
121
