"Невидимую" солнечную батарею будут использовать как стекло для окон

Группа ученых из Университета Тохоку (Япония) создала почти невидимый солнечный элемент, используя оксид индия-олова (ITO) в качестве прозрачного электрода и дисульфид вольфрама (WS2) в качестве фотоактивного слоя. Результаты исследования они опубликовали в научном журнале nature.com.

Примечательно, что прозрачность солнечной батареи достигает 79%. Это позволит в будущем применять эти устройства для оснащения "умных" домов, вставляя их в окна вместо стекол, для покрытия экранов разных гаджетов вроде смартфона и фитнес-браслета. Прозрачная солнечная батарея будет питать носимые и мобильные устройства, что избавит людей от необходимости носить с собой зарядное устройство и зависеть от розетки.

Издание interestingengineering.com отмечает, что до сегодняшнего дня инженерам не удавалось достичь прозрачности более 70%, но теперь, похоже, рекорд побит.

WS2 (дисульфид вольфрама) является тонким монослойным полупроводником, состоящий из переходного металла и халькогена. По утверждению ученых, этот материал идеально подходят для создания практически "невидимых" солнечных панелей. Соединение оксида индия-олова и дисульфида вольфрама (ITO-WS2) было достигнуто путем распыления ITO на кварцевую подложку и выращивания монослоя WS2 с использованием химического осаждения из паровой фазы. Контактный барьер между WS2 и ITO ученые регулировали, нанося тонкие слои металлов поверх ITO (Mx/ITO) и тонкий слой WO3 между Mx/ITO и монослоем WS2. В результате резко увеличилась высота барьера Шоттки (до 220 мэВ), что увеличило эффективность разделения носителей заряда в данной солнечной батарее (барьер Шоттки — это барьер, который появляется в приконтактном слое полупроводника, граничащего с металлом, равный разности работ выхода металла и полупроводника, — ред.).

В результате исследователи обнаружили, что эффективность преобразования энергии солнечного элемента с оптимизированным электродом (WO3/Mx/ITO) была более чем в 1000 раз выше, чем у устройства, использующего обычный электрод ITO.

Исследователи подсчитали, что солнечный элемент площадью 1 см² с чрезвычайно высоким значением среднего пропускания видимого света (79%) может увеличить свою общую мощность до 420 пВт. Это стало ясно в ходе экспериментов, которые ученые провели несколько раз подряд.

СМИ interestingengineering.com пишет, что, к примеру, только в США площадь стеклянных поверхностей составляет от 5 до 7 млрд кв. м — от экранов телефонов и до небоскребов. "Представьте себе огромное количество электроэнергии, которое можно было бы произвести, если бы мы могли застеклить эти площади такими солнечными аккумуляторами", — резюмирует медиа.

Фокус сообщал о том, что исследователи создали особые устройства, которые не только генерируют электричество, но и вырабатывают кислород.