Новый шестипереходный солнечный элемент, разработанный NREL (Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии), преобразует 47,1% падающего света в электричество в сочетании с оптической концентрацией. Эффективность солнечных батарей такого типа может достигать 50%.
Существует ряд препятствий для коммерциализации, хотя NREL считает, что этот вопрос будет успешно решен в ближайшем будущем. Одним из них является наличие резистивного барьера внутри элемента, который препятствует прохождению большого процента тока. Эта проблема не позволяет достичь 50% эффективности. Другим препятствием, которое необходимо учитывать, является высокая стоимость производства материалов, необходимых для устройства.
Одним из способов снижения затрат является уменьшение площади активного освещения. Например, можно использовать зеркало или концентратор для улавливания света для концентрации в определенной точке.
Концентрация солнечного света может уменьшить количество необходимого светочувствительного материала в сто или даже в тысячу раз. Хорошо известно, что эффективность увеличивается, когда свет концентрируется. До этого четыре солнечных элемента с четырьмя разъемами показывали наивысшие уровни эффективности преобразования солнечной энергии; при использовании шести разъемов, результаты значительно улучшились. Дальнейшее снижение последовательного сопротивления в пределах этой структуры может реально обеспечить уровень эффективности свыше 50%.
Nature Energy - Шестиконтактные солнечные элементы III – V с эффективностью преобразования 47,1% при концентрации 143 Солнца.
Однопереходные плоские наземные солнечные элементы принципиально ограничены до 30% эффективности преобразования солнечной энергии в электроэнергию, но множественные соединения и концентрированный свет создают условия для достижения намного более высокой эффективности. До сих пор солнечные элементы концентратора III-V с четырьмя контактами демонстрировали самую высокую эффективность преобразования солнечной энергии. Для демонстрации 47,1% эффективности преобразования солнечной энергии, использовалась монолитная, последовательно соединенная, обращенная в шести направлениях метаморфическая структура, работающая в прямом спектре при концентрации 143 Солнца. При настройке на глобальный спектр изменение этой структуры достигает глобальной эффективности Солнца в 39,2%. Почти оптимальные запрещенные зоны для шести контактов были изготовлены с использованием сплавов III – V полупроводников. Для создания таких переходов необходимо было минимизировать нитевидные дислокации в решетчатых сплавах III-V, предотвратить фазовую сегрегацию в метастабильных четвертичных сплавах III-V и понять диффузию легирующей примеси в сложных структурах. Дальнейшее снижение последовательного сопротивления в этой структуре может реально повысить КПД более чем на 50%.