Vid det 48: e IEEE-solcellsexpertermötet i år demonstrerade forskare från Fraunhofer Institute of Solar Energy System ISE, Tyskland, exponeringen av galliumarsenid (GaAs)-baserade III-V-halvledarceller för en laser vid 858 nm våglängd och insåg myten om 68,9% omvandlingseffektivitet. Det kallas en myt eftersom omvandlingseffektiviteten på 68,9% är det överlägset högsta värdet för att omvandla ljus till elektrisk energi! I demonstrationen använde forskargruppen en mycket tunn solcell (tillverkad av galliumarsenid) och utrustade den med en mycket reflekterande, ledande backspegel.
I solceller absorberas ljus i cellstrukturen. Det absorberade ljuset släpper ut positiva och negativa laddningar, som sedan utförs till de främre och bakre batterikontakterna och därigenom genererar elektrisk energi. När energin i inledningslampan är något högre än den så kallade bandgapenergin som är inneboende i halvledarmaterialet, kommer solcellseffekten att vara särskilt kraftfull. Därför, när den monokromatiska laserljuskällan matchas med ett lämpligt halvledarmaterial, är det teoretiskt möjligt att uppnå en mycket hög omvandlingseffektivitet.
Denna form av energiöverföring med deltagande av laserteknik kallas också lätt energiteknik. Den är särskilt lämplig för applikationer som kräver elektriskt isolerad strömförsörjning, blixtskydd eller explosionsskydd, elektromagnetisk kompatibilitet eller fullständig trådlös strömöverföring.
Jämfört med den traditionella kopparkabelns kraftöverföring har ett sådant fotokinetiskt energisystem två uppenbara fördelar. Dr. Henning Helmers, chef för Fraunhofer ISE-forskargruppen, förklarade: "Först fångas fotonerna i batteriet, nära bandgapet. Absorptionen av fotonenergi kan maximeras, och samtidigt kan uppvärmnings- och överföringsförlusten minimeras. För det andra fångas fotonerna som genereras inuti och återvinns effektivt genom strålningsrekombination, vilket förlänger den effektiva bärarlivslängden och lägger till extra spänning.
Professor Andreas Bett, institutets direktör, sa glatt: "Denna forskning visar att solcellsteknik har potential för andra industriella tillämpningar än solenergi."
Tack vare laserns magiska vapen har tillämpningsfälten för denna typ av fotoelektrisk överföring blivit mycket omfattande, inklusive strukturell övervakning av vindkraftverk, övervakning av högspänningsledningar, bränslesensorer i flygplansbränsletankar eller implantat utanför kroppen. Optisk tillförsel, passiv optisk nätverksövervakning eller trådlös strömförsörjning för IoT-applikationer etc.
