Ученые из Мадридского университета Комплутенсе в Испании завершили важный этап в развитии солнечных технологий, работая на протяжении 15 лет над созданием первого солнечного элемента с промежуточной полосой (IB), изготовленного из фосфида галлия (GaP) и титана (Ti). Этот инновационный элемент потенциально способен достичь рекордной эффективности преобразования солнечной энергии — до 60%.

На сегодняшний день большая часть солнечных панелей базируется на использовании кремниевых элементов, которые, несмотря на свою популярность и массовое применение, имеют ограничение по эффективности. Это связано с тем, что кремний способен поглощать только часть солнечного спектра, тогда как значительная часть энергии теряется в виде тепла. Максимальный теоретический предел эффективности для кремниевых элементов — 33,7%. Это означает, что даже при идеальных условиях более двух третей энергии солнечного света остаются неиспользованными.

Чтобы преодолеть эти ограничения, группа ученых из Мадридского университета Комплутенсе сконцентрировала свои усилия на альтернативных материалах. Фосфид галлия был выбран благодаря своей широкой запрещенной зоне, составляющей 2,26 эВ. Это делает его перспективным материалом для создания высокоэффективных солнечных элементов, способных лучше поглощать энергию света. Титан, в свою очередь, помог улучшить поглощение света в широком диапазоне длин волн.

После долгих исследований и экспериментов ученые смогли создать солнечный элемент размером всего 1 кв. см, использовав в его конструкции поглощающий слой GaP

толщиной менее 50 нм, а также металлические контакты из золота и германия. Проведенные эксперименты показали, что элемент обладает широким спектром поглощения света, особенно в диапазоне длин волн выше 550 нм, что значительно увеличивает его эффективность.

По результатам теоретического анализа и экспериментальных данных, новый солнечный элемент имеет потенциал достичь эффективности до 60%, что в разы превышает показатели традиционных кремниевых элементов. Однако это всего лишь первый шаг на пути к созданию коммерчески жизнеспособных устройств.

Исследователи планируют разработать прототип солнечной панели и подтвердить на практике теоретические предсказания. Кроме того, команда сосредоточится на дальнейших улучшениях конструкции элементов и оптимизации их производительности, исследуя различные подходы к решению оставшихся технических проблем.

Таким образом, работа испанских ученых открывает новые горизонты в области солнечной энергетики и приближает нас к более эффективным и устойчивым источникам энергии.