Ультратонкий гнучкий кремній для сонячних батарей

Стенфордський університет працює для створення ультратонких клітин, що дозволить мінімізувати вартість продукції сонячних фотоконвертерів. Дослідження зосереджені на підвищенні ефективності тонких клітин шляхом формування поверхневих наноструктур, які поводяться як молекулярний дзеркальний номер.

«Ми хочемо, щоб світло витрачати більше часу на сонячну клітинку», – розповідає Марк Бронгерсма, професор науки і техніки та співавтор рецензійного паперу в журналі Nature Materials.

Бронгсерма і два колеги, Яй Куй, асистент кафедри матеріалознавства, Шанхайського вболівальника, професора електротехніки, навчався сто і дев'ять останніх наукових праць з усього світу. Зацікавили, як різні дослідники намагаються максимально зіткнути між фотонами і електронами в найтонших можливих шарах фотоелектричних матеріалів. Мета роботи — визначити тренди та кращі практики, які можуть призвести до нових розробок в галузі.

Сонячна енергія може бути зібрана при фоторамках світлого колоїду з електронами фотоелектричного матеріалу і звільнити їх. Переміщення вздовж кристала, вільні електрони утворюють електричний струм.

Сучасні сонячні панелі досить тонкі. Вони складаються з шарів фотоматеріалу, переважно кремнію, з середньою товщиною 150-300 мкм, що відповідає товщині двох до трьох волосків людини.

Знижуючи товщину сонячних батарей, інженери змушені створити нові нанорозмірні фільтри і пастки для того, щоб фотони не літати тонким елементом без електронів.

«Набагато уваги приділено тому, як використовувати принципи фотоніки для управління світловими хвилями в найефективнішому режимі», – розповідає вентилятор. Є, мабуть, сотні груп, які працюють на цьому сайті.

Намагаючись розвивати наноструктури, які успішно захоплюють світло, дослідники стикаються з величезною кількістю викликів. Сонце світло складається з різних кольорів, які блукають нас, результат розщеплення світла за допомогою крапель атмосферної вологи. Створення наноструктур для проведення фотон різних кольорів є одним з напрямків дослідження.

Незважаючи на труднощі, вчені зробили прогрес. «Ми побачили системи, використовуючи сто фотоелектричний матеріал сучасних сонячних батарей, щоб генерувати 60-70% від їх електричної енергії», - розповідає Бронгерсма.

Найпоширеніший фотоелектричний матеріал є формою кремнію, що використовується в комп'ютерних чіпах. Його вартість становить 10-20% при вартості сонячних батарей. Таким чином, знизивши ці витрати на фактор 100 буде значною мірою впливати на загальну вартість виробництва сонячної енергії.



Зменшення витрат на матеріали є єдиною частиною переваги ультратонких сонячних технологій. Ще одна перевага – гнучкість. Завдяки товщині кремнію, сучасні сонячні клітини повинні бути жорсткими, щоб зберегти кришталеву решітку неможливим і не порушувати потік електронів. «У товщину 10 мкм, кремній має високий ступінь механічної гнучкості», – пояснює Cui, фокусуючись на розмірах менше, ніж однотонна товщина фотоелектричної шару сучасних сонячних батарей. З цією товщиною матеріал можна обрізати звичайними ножичками.

Силіконові смуги, розроблені в Станфорді, використовують фотон пастки, які обговорюються в статті в матеріалах природи. За даними Cui, їх світлово-енергетичні підходи до перетворення енергії, що сьогоднішні тверді сонячні клітини кремнію.

Facepla.net на основі матеріалів SiS





Джерело: facepla.net