Селен рекордно повышает эффективность солнечных батарей на основе теллурида кадмия

Селен рекордно повышает эффективность солнечных батарей на основе теллурида кадмия

Ряды синих солнечных панелей, которыми пестреют поля и крыши, обычно сделаны из кристаллического кремния – этот проверенный годами полупроводник сегодня находится практически в каждом электронном девайсе.

За последние 10 лет ученые Университета Штата Колорадо (CSU) провели ряд новаторских исследований по улучшению производительности и уменьшению стоимости солнечной энергии, изготовив и протестировав новые решения, которые улучшают свойства кремния. Теперь они сконцентрировались на материале, который может заменить кремний: он называется теллурид кадмия.

Команда CSU заявила о кардинальном прорыве в области тонкопленочных солнечных батарей из теллурида кадмия, но их улучшение продвинулось еще дальше благодаря другому материалу – селену. Результат исследований был опубликованы в журнале Nature Energy.

«Наша работа полностью раскрывает понимание того, что произойдет, если мы добавим к теллуриду кадмия селен». — рассказывает один из соавторов исследования Курт Барт, который является директором Next Generation Photovoltaics Center.

СОЛНЕЧНЫЕ ПАНЕЛИ C КОНЦЕНТРАТОРАМИ, ПОГЛОЩАЮТ 99% СВЕТА

До сих пор было не совсем ясно, почему использование селена рекордно повышает эффективность батарей на основе теллурида кадмия до уровня в чуть более 22%. Международная группа ученых под руководством Курта Барта раскрыла этот секрет. Ее эксперименты показали, что селен способен преодолеть последствия дефектов на уровне атомов в кристаллах теллурида кадмия, проложив дорогу для более массовых и доступных солнечных технологий.

Для тонкоплёночных фотоэлектрических панелей из теллурида кадмия используется в сто раз меньше материала, чем для обычных на основе кремния. Они более просты в изготовлении, а солнечный свет поглощают на волнах практически идеальной длины. Электричество, которое получается с их помощью – самое дешевое во всей солнечной индустрии, а зачастую и доступнее других источников на основе ископаемого топлива.

Как сообщается в научной статье, электроны, генерируемые при попадании на фотоэлементы с селеном, имеют гораздо меньше шансов на потерю из-за дефектов материалов, которые обычно образуются между гранями кристаллов по мере их роста. Таким образом каждый отдельный элемент производит намного больше энергии. Передовые методы помогли инженерам CSU проследить это неожиданное явление с помощью измерения количества света, отражаемого селено-содержащими батареями.

СДЕЛАТЬ СОЛНЕЧНЫЕ ПАНЕЛИ БОЛЕЕ ДОСТУПНЫМИ И ЭФФЕКТИВНЫМИ ПОМОЖЕТ 3D- ПЕЧАТЬ

Ученые распределили селен по солнечной панели неравномерно и сравнили люминесценцию, выделяемую областями, которые почти не содержат селена и теми областями, где он был сконцентрирован.

«Хорошие материалы для фотоэлементов, которые почти не содержат дефектов, излучают свет очень ярко и эффективно, — говорит автор статьи Том Фидучия, студент Университета Лофборо. — Очевидно, что области, богатые селеном, светятся гораздо ярче, чем чистый теллурид кадмия, а эффект от него поразительно силен».