27.11.2017
Ученые из Университета ITMO, Санкт-Петербург, Россия, предложили наносить на солнечные элементы новое покрытие, которое сочетает в себе все свойства электродов и структуру для более эффективного поглощения солнечного света. Инновационное покрытие позволило исследователям сократить отраженный свет и избежать перегрева солнечных элементов. Благодаря этому им удалось повысить общую эффективность на 20%.
Кроме того, предлагаемый метод может быть привлекательным для промышленного применения из-за его относительно низкой стоимости и простоты применения.
Сегодня солнечные батареи производятся из самых разных материалов. Например, солнечные элементы на основе аморфного кремния представляют собой в основном очень тонкие прозрачные пленки, которые могут быть нанесены практически на любую поверхность, включая оконное стекло. Когда дело доходит до изготовления солнечных батарей, крайне важно найти способы уменьшить отражение света от элементов и избежать перегрева электродов. Именно эти два фактора мешают солнечным элементам функционировать должным образом.
Еще одна ключевая проблема заключается в оптимизации толщины активного слоя. В идеале каждый фотон, достигающий солнечного элемента, должен превращаться в электричество.
Теперь ученые из университета ITMO разработали новый способ решения этих проблем. Они вставили в верхние электроды частицы кремния, а затем придали им каплевидную форму. Полученная структура функционировала одновременно и как электрод, и как свето поглощающее покрытие, фокусирующее свет на солнечном элементе.
«Для создания таких структур на поверхности солнечного элемента мы используем метод осаждения атомарного слоя оксида алюминия. Мы буквально строим атомы этих атомов. В результате общая эффективность солнечных элементов повышается на 20%. Более того, такой электрод может использоваться для тонких солнечных элементов, состоящих из любого материала за пределами аморфного кремния» - объясняет Михаил Омельянович, ведущий автор статьи.
Группе ученых потребовалось несколько лет, чтобы разработать доступный способ производства таких солнечных батарей. «Три года назад мы попытались покрыть поверхность клеток микросферами. Несмотря на то, что свето поглощение такого элемента заметно выросло, у него остался один существенный недостаток - высокая степень отражения. Мы решили удалить верхнюю часть микросфер, чтобы сделать что-то похожее на объектив, который фокусирует свет на солнечном элементе. Однако, работая над практической реализацией этой идеи, мы нашли гораздо лучшую структуру. Окончательный результат превзошел все наши ожидания, которые строились на основе теоретических расчетов», - говорит Михаил Омельянович.
По мнению российских авторов исследования, производство солнечных элементов с такими поверхностными покрытиями не требует сложных технологий, и этот процесс может быть легко адаптирован для массового производства.