Исследователи из MCIFE разработали солнечный элемент с ультратонким слоем оксида галлия обеспечивающим защиту и рост эффективности до 21,56% в подводной среде.
В условиях мирового перехода к возобновляемым источникам энергии учёные стремятся расширить возможности солнечных технологий за пределы стандартного применения. Особое внимание уделяется эксплуатации солнечных элементов в сложных условиях, включая подводную среду. Южнокорейские исследователи из Междисциплинарного института будущих источников энергии (MCIFE) представили поликристаллический солнечный элемент с ультратонким слоем оксида галлия Ga₂O₃, который значительно повышает эффективность работы и обеспечивает защиту от агрессивного воздействия воды.
Технология выработки солнечной энергии под водой
Сердцем новой разработки стал слой Ga₂O₃ толщиной всего 2,3 нанометра, нанесённый на поверхность поликристаллического кремния. Такой барьер выполняет сразу несколько функций: он снижает отражение света, улучшает его поглощение, пассивирует поверхностные дефекты и защищает материал от разрушения в воде. В отличие от традиционных решений, этот интерфейс полупроводник–вода не только оптимизирует работу солнечной ячейки, но и делает её устойчивой к окислению и химическим реакциям, неизбежным при погружении в подводные среды.
Принцип работы и эффективность
Разработанное устройство размером 12×12 миллиметров оснащено серебряной шиной для лучшего сбора заряда, антибликовым покрытием из нитрида кремния и водонепроницаемым корпусом, созданным на 3D-принтере. В процессе испытаний сравнивались ячейки с и без слоя Ga₂O₃ как на воздухе, так и в воде. Наилучшие результаты были зафиксированы именно в подводном режиме при использовании оксида галлия. Эффективность достигла 21,56%, что значительно превосходит показатели стандартных образцов без защитного покрытия, которые показали лишь 17,87%.
Значение для будущего
Прорыв MCIFE демонстрирует перспективность интеграции солнечных элементов с подводной инфраструктурой, что открывает новые возможности для питания морских датчиков, подводных роботов и станций. Высокая прозрачность и химическая стойкость Ga₂O₃ делают его идеальным материалом для подобных условий. Однако учёным ещё предстоит решить задачу масштабирования технологии и подтверждения её долговременной стабильности в агрессивной морской среде.
Разработка южнокорейских исследователей является важным шагом в эволюции солнечной энергетики. Использование ультратонкого слоя оксида галлия позволяет значительно повысить эффективность и долговечность солнечных элементов в воде. Технология открывает путь к созданию новых систем энергоснабжения для подводных устройств и демонстрирует, что возобновляемая энергетика готова к освоению ещё более экстремальных условий.
