Инженер Минджу Ларри Ли из Университета Иллинойса объявил о прорыве в разработке многослойных солнечных элементов. Команда ученых под его руководством создала новый тандемный элемент, который может увеличить выработку электроэнергии солнечными панелями на 50%.
«Кремниевые солнечные панели широко распространены, поскольку они дешево стоят и могут преобразовать чуть более 20% солнечного света в полезную электроэнергию. Однако, как и кремниевые компьютерные микросхемы, кремниевые солнечные элементы достигают предела своих возможностей, поэтому поиск новых способов повышения эффективности может быть привлекателен для поставщиков и потребителей энергии», — объясняет Ли.
С целью расширить возможности традиционных солнечных панелей, команда разработала новый полупроводниковый материал на основе фосфида арсенида галлия, который дополняет характеристики кремния. Оба материала поглощают видимый свет, но фосфид арсенида галлия делает это, выделяя меньше тепла. В то же время кремний выигрывает у фосфида в преобразовании энергии из инфракрасной части солнечного спектра. Более того, в отличии от обычных солнечных панелей, гибридные элементы значительно лучше защищены от дефектов, возникающих со временем.
Шичжао Фань, один из участников исследования, разработал новый процесс формирования границ раздела в ячейке из фосфида арсенида галлия, что привело к значительным улучшениям в стабильности новых элементов. В результате команда получила защищенные солнечные панели, которые вырабатывают в 1,5 раза больше электроэнергии, чем широко используемые кремниевые.
Увеличение выработки сразу на 50% — это гигантский прорыв, который может привести к дальнейшему снижению стоимости выработки энергии солнечными панелями.
«В конечном итоге коммунальная компания сможет использовать эту технологию, чтобы получить в 1,5 раза больше энергии на том же участке земли на своих солнечных фермах, или потребитель сможет использовать в 1,5 раза меньше места для панелей на крыше», — добавил Ли.
При этом важно отметить, что несмотря на эффективность и стабильность, фосфид арсенида галлия и другие подобные ему полупроводниковые материалы заметно дороже в производстве однослойных панелей из кремния. Но ученые не стали отказываться от перспективного материала, а сэкономили на кремнии, использовав его самые дешевые варианты. В результате стоимость промышленного производства новой панели не должна сильно вырасти.
