Прототип гибкой солнечной батареи с рекордным КПД

Разработан прототип гибкой солнечной батареи с рекордным КПД

Ученые Калифорнийского технологического университета предложили новый принцип создания солнечных батарей – в гибких панелях применена особая структура ячейки, что позволяет использовать меньше дорогостоящих полупроводниковых материалов и заметно увеличить КПД.

Прототип батареи (гибкая солнечная батарея) поглощает до 96% солнечных лучей одной длины волны и 85% всего падающего солнечного света – это рекордные показатели для фотоэлектрических преобразователей. Новый фотоэлемент отличается и чрезвычайно высокой квантовой эффективностью – уровень преобразования фотонов превышает 90%, что, при последующей доработке, может дать очень высокий КПД. Такие необычные свойства достигаются за счет необычной структуры: прототип состоит из микроскопических стержней кремния («волосков»), установленных на полимерной подложке перпендикулярно основанию панели, поэтому кремниевое покрытие составляет 2– 10% площади поверхности и менее 5% объёма рабочего слоя.

Исследовательская группа под руководством профессора Гарри Этуотера (Harry Atwater) поставили ряд экспериментов с разными параметрами стержней и расстояниями между ними. В результате было решено использовать кремниевые стержни диаметром 1 мкм при длине 30–100 мкм, причем оказалось, что их не стоит сближать слишком тесно – это способствует многократной трансляции лучей, т.е. фотоны, не поглощенные кремниевыми стержнями, отражаются в стороны, на соседние «волоски». В ходе экспериментов выяснилось, что солнечные батареи на основе кремниевых стержней значительно эффективнее работают в инфракрасной части спектра электромагнитного изучения. Кроме того, новый фотоэлемент лучше классических поглощает свет, падающий под разными углами, и, следовательно, не требует точной ориентации на Солнце.

Следующим этапом разработки станет построение по новой технологии полноразмерных фотоэлементов и их тестирование.