Сверхтонкий гибкий кремний для солнечных батарей

Сверхтонкий гибкий кремний для солнечных батарей

Исследователи из Университета Стэнфорда трудятся над созданием ультратонких ячеек, каковые разрешили бы минимизировать затраты на производство солнечных фотопреобразователей. Направление их изучений — увеличение эффективности узких ячеек путём формирования поверхности наноструктур, каковые ведут себя как молекулярная зеркальная помещение.

«Мы желаем, дабы свет проводил больше времени в солнечного элемента», — говорит инженерии и профессор материаловедения и соавтор обзорной статьи в издании Nature Materials Марк Бронгерсма (Mark Brongersma).

Бронгерсма и двое его сотрудников, доцент кафедры материаловедения Яй Цуй (Yi Cui) и доктор наук электротехники Шанху Фан (Shanhui Fan) изучили сто девять последних научных работ со всех стран. Их интересовало, как различные исследователи пробуют максимизировать столкновения между электронами и фотонами в самых вероятно узких слоях фотоэлектрических материалов. Цель была в том, чтобы распознать тенденции и лучшие практические ответы, способные привести к новым разработкам в отрасли.

Солнечная энергия возможно собрана, в то время, когда фотоны света сталкиваются с электронами фотоэлектрического материала и высвобождают их. Перемещаясь по кристаллу, свободные электроны формируют электрический ток.

Современные солнечные батареи достаточно узкие. Они складываются из слоёв фотоматериала, по большей части кремния, толщиной в среднем 150-300 мкм, что соответствует толщине двух — трёх людских волос.

Уменьшая толщину фотоэлементов, инженеры вынуждены создавать новые наноразмерные ловушки и фильтры, дабы обеспечивать, что фотоны не пролетят через узкий элемент, не высвободив электроны.

«Большое количество внимания уделяется тому, как применяя правила фотоники руководить световыми волнами самый эффективным методом, — скажи Фан. — В мире, быть может, много групп трудятся над этим».

В попытках создать наноструктуры, удачно улавливающие свет, исследователи сталкиваются с огромным числом трудностей. Солнечный свет складывается из разных цветов, каковые демонстрирует нам радуга, итог расщепления света капельками атмосферной жидкости. Создание аккумуляторная для удержания фотонов различных цветов — одно из направлений изучений.

Не обращая внимания на трудности, учёные добились удач. «Мы заметили совокупности, применяющие сотую долю фотоэлектрического материала современных солнечных элементов для получения 60-70% их электрической мощности», — говорит Бронгерсма.

Самый распространён таковой фотоэлектрический материал, как форма кремния, близкая к той, что употребляется в компьютерных чипах. Его цена занимает 10-20% в стоимости солнечных ячеек. Так, сокращение этих затрат в 100 раз будет иметь заметное влияние на неспециализированную экономическую эффективность производства солнечной энергии.

Уменьшение материальных затрат только часть пользы от внедрения сверхтонких солнечных разработок. Ещё одно их преимущество — гибкость. Из-за толщины слоя кремния современные солнечные элементы должны быть твёрдыми, дабы сохранить кристаллическую решётку и не нарушить поток электронов. «При толщине 10 мкм кремний владеет высокой степенью механической гибкости», — растолковывает Цуй, ориентируясь на размер менее одной десятой толщины фотоэлектрического слоя современных солнечных батарей.

При таковой толщине материал возможно резать простыми ножницами.

Кремниевые полосы, созданные в Стэнфорде, применяют фотонные ловушки, о которых идёт обращение в статье в Nature Materials. По словам Цуй, их эффективность преобразования света в энергию приближается к эффективности твёрдого кремния современных солнечных батарей.

по данным SiS

Я плакал! Либо все про эластичные солнечные панели из моно либо поли кристаллического кремния

Статьи, которые будут Вам интересны: