Солнечная панель с КПД 60%: впервые в мире изобретен столь мощный фотоэлемент

21 октябрь, 16:30

Ученые добавили в состав солнечных батарей фосфид галлия и титан, которые поспособствовали подъему энергоэффективности.

Ученым из Мадридского университета Комплутенсе в Испании потребовалось 15 лет, чтобы создать первый солнечный элемент с промежуточной полосой (IB) из фосфида галлия и титана, которая потенциально может обеспечить эффективность преобразования энергии 60%. Об этом пишет interestingengineering.com.

Солнечная батарея может обеспечить такую производительность на длине волны 550 нм и выше.

Фотоэлементы на основе кремния используют только часть падающего на них света, выделяя остальную часть в виде тепла. Предел зависит от материала, из которого изготовлены устройства. Для кремния ширина запрещенной зоны составляет 1,3 эВ, а предел — 33,7%. Это фактически означает, что в лучшем случае даже самый высококачественные элементы все равно не смогут использовать 77,3% падающего на них света.

Группа из Мадридского университета Комплутенсе более 15 лет работала с фосфидом галлия (Gap) и титаном (Ti), пытаясь создать более эффективную солнечную панель. Поскольку предел зависит от ширины запрещенной зоны полупроводникового материала, ученые выбрали Gap, ширина запрещенной зоны которого составляет 2,26 эВ. Команда построила солнечный элемент размером в 1 кв. см с поглотителем Gap: Ti толщиной не более 50 нм и металлическими контактами с использованием золота и германия.

В ходе серии экспериментов по измерению коэффициента пропускания и отражения команда обнаружила, что батарея имеет широкую полосу из-за улучшенного поглощения света на длине волны выше 550 нм. Вероятно, это связано с использованием Ti в установке. Теоретический потенциал структуры составляет около 60%.

Исследователи впервые работали с этими материалами в 2009 году, но им потребовалось 15 лет, чтобы создать первые устройства с ними. Даже на этом этапе фотоэлементы еще не близки к развертыванию в полевых условиях. Их эффективность низкая, и еще многое предстоит сделать, пишет СМИ.

Сначала команда хочет создать прототип солнечного элемента и продемонстрировать более высокую эффективность. Они также намерены решить проблемы с конструкцией солнечных элементов, используя различные подходы к включению Ti в будущем. Коммерческое внедрение этой технологии может занять много времени, но мы больше не ограничены потенциалом солнечных панелей.