Команда извлекает больше энергии из солнечного света с помощью передовых солнечных батарей

Исследователи, работающие над повышением эффективности солнечных панелей, заявили, что наслоение современных материалов поверх традиционного кремния - многообещающий путь для получения большего количества энергии от солнечного света. Новое исследование показывает, что, используя точно контролируемый процесс изготовления, исследователи могут производить многослойные солнечные панели, которые могут быть в 1,5 раза более эффективными, чем традиционные кремниевые панели.

Результаты исследования, проведенного инженером Минджу Ларри Ли из Университета Иллинойса в Урбана-Шампейн, опубликованы в журнале Cell Reports Physical Sciences, по информации сайта mzhost.ru.

«Кремниевые солнечные панели широко распространены, потому что они доступны по цене и могут преобразовывать чуть более 20% солнечного света в полезную электроэнергию», - сказал Ли, профессор электротехники и компьютерной инженерии и филиал Holonyak Micro and Nanotechnology Lab. «Однако, как и кремниевые компьютерные микросхемы, кремниевые солнечные элементы достигают предела своих возможностей, поэтому поиск способов повышения эффективности привлекателен для поставщиков и потребителей энергии».

Команда Ли работает над нанесением на кремний полупроводникового материала из фосфида арсенида галлия, поскольку эти два материала дополняют друг друга. Оба материала сильно поглощают видимый свет, но фосфид арсенида галлия делает это, выделяя меньше тепла. По словам Ли, кремний, напротив, преуспевает в преобразовании энергии из инфракрасной части солнечного спектра, которая выходит за пределы того, что могут видеть наши глаза.

«Это похоже на спортивную команду. У вас будут быстрые люди, некоторые сильные, а некоторые с отличными защитными навыками», - сказал он. «Подобным образом тандемные солнечные элементы работают как единая команда и используют лучшие свойства обоих материалов для создания одного более эффективного устройства».

Хотя фосфид арсенида галлия и другие подобные ему полупроводниковые материалы эффективны и стабильны, они дороги, поэтому создание панелей, полностью состоящих из них, нецелесообразно для массового производства в настоящее время. Следовательно, команда Ли использует недорогой кремний в качестве отправной точки для своих исследований.

По словам Ли, во время производства дефекты материала проникают в слои, особенно на границах раздела между кремнием и фосфидом арсенида галлия. Когда материалы с разной атомной структурой накладываются на кремний, образуются крошечные дефекты, что снижает производительность и надежность.

«Каждый раз, когда вы переключаетесь с одного материала на другой, всегда есть риск создать некоторый беспорядок при переходе», - сказал Ли. «Шичжао Фань, ведущий автор исследования, разработал процесс формирования нетронутых границ раздела в ячейке из фосфида арсенида галлия, что привело к значительному улучшению по сравнению с нашей предыдущей работой в этой области».

«В конечном итоге коммунальная компания могла бы использовать эту технологию, чтобы получить в 1,5 раза больше энергии с того же количества земли на своих солнечных фермах, или потребитель мог бы использовать в 1,5 раза меньше места для панелей на крыше», - сказал он.

Ли сказал, что на пути к коммерциализации остаются препятствия, но он надеется, что поставщики энергии и потребители увидят ценность в использовании стабильных материалов для повышения производительности.