Серебро повышает эффективность солнечных элементов

В результате их двухлетнего совместного проекта исследователи материалов Таллиннского технического университета повысили эффективность солнечных элементов следующего поколения путем частичной замены меди на серебро в поглощающем материале.

Экономическое развитие и общий рост энергопотребления привели к увеличению спроса на экологически чистое производство энергии при меньших затратах. Наиболее жизнеспособные решения могут быть найдены в секторе возобновляемых источников энергии. Новые технологии для производства энергии должны обеспечивать чистые, недорогие, экологически чистые решения с универсальным применением, что делает солнечную энергию лучшим решением на сегодняшний день. Исследователи материалов TalTech работают над созданием фотоэлектрических элементов следующего поколения - солнечных элементов с монозернистым слоем .

Увеличение КПД солнечных панелей серебром

Старший научный сотрудник лаборатории фотоэлектрических материалов TalTech Марит Каук-Куусик говорит: «Производство традиционных кремниевых солнечных батарей, начатое еще в 1950-х годах, по-прежнему очень ресурсоемко и энергоемко. Наши исследования направлены на разработку солнечных батарей следующего поколения, т.е. тонкопленочных солнечных элементов на основе полупроводниковых соединений».

Тонкопленочный солнечный элемент состоит из нескольких тонких слоев полупроводниковых материалов. Для эффективных тонкопленочных солнечных элементов в качестве поглотителя должен использоваться полупроводник с очень хорошими светопоглощающими свойствами. Кремниевый поглотитель не подходит для тонкопленочных солнечных элементов из-за неоптимального поглощения света, приводящего к довольно толстому поглощающему слою. Исследователи TalTech разрабатывают сложные полупроводниковые материалы, называемые кестеритами (Cu₂ZnSn(Se,S)₄ ), которые в дополнение к отличному поглощению света являются доступными и недорогими химическими элементами (например, медь, цинк, олово, сера и селен). Для производства кестеритов исследователи TalTech используют порошковую технологию монозерна, которая является уникальной в мире.

«Технология монозернистого порошка, которую мы разрабатываем, отличается от других аналогичных технологий производства солнечных элементов, используемых в мире, с точки зрения ее метода. По сравнению с технологиями вакуумного испарения или распыления, которые широко используются для получения тонкопленочных структур, технология монозернистого порошка является более дешевой», - говорит Марит Каук-Куусик.

Технология выращивания порошка - это процесс нагрева химических компонентов в специальной камерной печи при 750 градусах в течение четырех дней. После этого полученную массу промывают и просеивают на специальных машинах. Синтезированный высококачественный микрокристаллический монозернистый порошок используется для производства солнечных элементов. Порошковая технология отличается от других способов производства, в частности, своей низкой стоимостью, поскольку она не требует дорогостоящего оборудования с высоким вакуумом.

Монозернистый порошок состоит из уникальных микрокристаллов, которые образуют параллельно соединенные миниатюрные солнечные элементы в большом модуле (покрытом ультратонким буферным слоем). Это, однако, обеспечивает большие преимущества по сравнению с фотоэлектрическими модулями предыдущего поколения, то есть солнечными панелями на основе кремния. Фотоэлементы легкие, гибкие, могут быть прозрачными, но при этом экологически чистыми и значительно более дешевыми.

Показателем качества фотовольтаики является эффективность. Эффективность зависит не только от свойств используемых материалов и структуры солнечного элемента, но также от интенсивности солнечного излучения, угла падения и температуры.

Идеальные условия для достижения максимальной эффективности находятся в холодных солнечных горах, а не в жаркой пустыне, как можно было бы ожидать, потому что тепло не повышает эффективность солнечного элемента. Можно рассчитать максимальный теоретический КПД для каждой солнечной панели, чего, к сожалению, пока невозможно достичь в реальности, но это цель, которую необходимо достичь.

«Мы достигли точки в нашей разработке, когда частичная замена меди серебром в абсорбирующих материалах из цестерита может повысить эффективность на 2%. Это связано с тем, что медь очень подвижна по своей природе, что приводит к нестабильной эффективности солнечных элементов. Замена 1% меди на серебро повысило эффективность солнечных элементов с монозернистым слоем с 6,6% до 8,7% », - говорит Марит Каук-Куусик. опубликовано econet.ru по материалам phys.org

Подписывайтесь на наш youtube канал!

Подписывайтесь на наш канал Яндекс Дзен!

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet