Кінець сонячних панелей: як "темний матеріал" змінить зелену енергетику

Завдяки збільшеній кількості структур, що вловлюють світло, чорний кремній дає змогу розробляти більш тонкі сонячні елементи з порівнянною ефективністю.

Чорний кремній підвищує ефективність сонячних панелей, і водночас знижує їхню вартість під час виробництва. Про новий перспективний матеріал розповідає видання ecoticias.com.

Чорний кремній виробляється шляхом текстурування базового кремнієвого матеріалу з утворенням ямок або піків наномасштабних розмірів. Ці мікроскопічні особливості змінюють зовнішній вигляд і тон матеріалу з сірого на чорний і збільшують здатність уловлювати світло. Підвищене поглинання світла важливе для підвищення ефективності сонячних елементів, щоб збирати більше доступних довжин хвиль світла.

Співробітники Принстонської лабораторії фізики плазми (PPPL) запропонували нову теоретичну основу для осадження чорного кремнію з використанням газоподібного фтору. Фтор селективно розщеплює кремнієві зв'язки таким чином, що забезпечує оптимальну структуру для захоплення світла. Це відкриття допоможе закласти основу для вдосконалення виробництва чорного кремнію, роблячи процес дешевшим та ефективнішим.

Також виявлено, що традиційні кремнієві сонячні панелі мають деякі недоліки, пов'язані з високою відбивною здатністю, що призводить до зниження ККД. З іншого боку, поверхня чорного кремнію складається з невеликих структур, що знижують відбивну здатність до менш ніж 2% вхідного світла. Ця висока ефективність поглинання дає змогу чорному кремнію перетворювати сонячне світло на електрику з ще більшою ефективністю, тому чорний кремній стає більш придатним матеріалом для наступного покоління фотоелементів.

Завдяки збільшеній кількості структур, що вловлюють світло, чорний кремній дає змогу розробляти більш тонкі сонячні елементи з порівнянною ефективністю. Це знижує витрати на виробництво, оскільки дає змогу поліпшити конструкцію сонячних панелей, зменшити вагу і спростити установку.

Питома реакційна здатність фтору може допомогти інженерам і виробникам ефективно і стабільно організувати інфраструктуру, створену атомами кремнію в точній наноструктурі. Метод перевершує старі складні методи з точки зору чистоти і раціональності виробничих витрат. Це нововведення в багатьох відношеннях не є специфічним для додатків "зеленої" енергетики. Його можна застосувати в атомній інженерії, мікроелектроніці та квантових пристроях.

Чорний кремній є великим технологічним удосконаленням у використанні сонячної енергії. Цей адаптивний матеріал може змінити сонячні панелі, а також змінити енергетичний сектор завдяки поліпшеному поглинанню світла і набагато кращим методам продуктивності.