По мере расширения научных работ в области преобразования солнечной энергии в электричество эффективность солнечных ячеек неуклонно растёт. И уж тем более растут показатели эффективности элементов, созданных в лабораториях. Новый рекорд в этой области поставили учёные из США. КПД нового солнечного элемента составил 47,1 %. Впрочем, не всё так просто. Для этого придётся создать особые условия.

Солнечный элемент с перовскитом команды из Берлинского центра материалов и энергии имени Гельмгольца

О достижении рекордного показателя эффективности солнечной ячейки сообщила группа учёных из Национальной лаборатории возобновляемой энергии (NREL) из Колорадо. Статья об этом исследовании опубликована в журнале Nature Energy (доступ платный). Представленная учёными ячейка показывает КПД 47,1 % только в том случае, если источник света сфокусирован и падает на неё с интенсивностью, которая в 143 раза превышает обычную солнечную активность. В условиях освещения обычным солнечным светом КПД опытного элемента достигает 39,2 %.

Как мы видим, последнее значение далеко от рекордных показателей в повседневных условиях. В то же время никто не мешает использовать вместе с предложенными учёными NREL ячейками систему зеркал для фокусирования солнечного света. Это вопрос цены и себестоимости, но главное, что новое исследование помогает двигаться дальше по пути поиска наиболее эффективных решений для получения энергии из возобновляемых источников.

Вкратце о новой ячейке. Она очень сложная. Фотоэлемент толщиной меньше человеческого волоса состоит из 140 слоёв из целого спектра химических элементов из III-V групп таблицы Менделеева. Все они разбиты на шесть чередующихся и соединённых фотоактивных слоёв, что дало название этой разработке ― шести-переходная III-V солнечная ячейка. Выглядит очень сложно и дорого, хотя слои чрезвычайно тонкие и наносятся напылением или осаждением в вакууме. Будет интересно проследить за разработкой.

Ещё одно исследование, информация о котором попала на страницы журнала Joule (доступ к статье свободный), говорит о достижении команды из Берлинского центра материалов и энергии имени Гельмгольца (Helmholtz Zentrum Berlin, HZB). Исследователи из HZB создали солнечный элемент с КПД 24,16 %. Немного, но группа изучила новые варианты создания так называемых тандемных элементов, когда ячейка собирается из двух разных слоёв, каждый из которых нацелен на работу со своим диапазоном освещения, например, один преобразует энергию инфракрасного излучения, а второй ― видимого.

Исследователи создали один слой из перовскита, а второй из комбинации меди, индия, галлия и селена, который они назвали CIGS. Вначале осаждается слой CIGS толщиной от 3 до 4 микрометров, а затем на поверхность наносится слой перовскита толщиной всего 0,5 микрометра. Перовскит взаимодействует с видимым диапазоном, а CIGS ― с инфракрасным. Для лучшего контакта между двумя слоями добавлен слой атомов рубидия.

Ценность этого исследования в том, что впервые была опробована комбинация перовскита и слоя CIGS. Необычно малая толщина такого элемента подталкивает к изготовлению гибких солнечных панелей. Например, это было бы ценным для космоса, что удешевило бы вывод на орбиту огромных площадей солнечных элементов питания. Наконец, разработанный элемент оказался стойким к облучению, что для космического применения жизненно важно.

Источник

Share.

About Author

Добавить комментарий

%d такие блоггеры, как: