Старые солнечные панели придется выбрасывать: новый тип батарей поразил экспертов
Ученые смогли устранить главный недостаток недорогих тонкопленочных солнечных элементов. Новая технология позволяет значительно повысить КПД батарей благодаря использованию нанометрового защитного слоя. В перспективе они заменят кремниевые аналоги.
Как пишет Tech Xplore, открытие принадлежит команде ученых из Национального университета Чоннам в Южной Корее.
Проблема перспективного материала
В последние годы наука ищет замену традиционным кремниевым панелям, которые сложны в производстве и хрупки. Одной из самых многообещающих альтернатив считается моносульфид олова (SnS). Это недорогой, нетоксичный материал, запасы которого в природе велики. Теоретически он обладает идеальными свойствами для поглощения солнечного света, но на практике ученым долго не удавалось приблизиться к расчетным показателям эффективности.
Главной причиной неудач был контактный интерфейс на задней стороне элемента, где сульфид олова соединяется с металлическим электродом. В этом месте возникали структурные дефекты и нежелательные химические реакции, которые мешали батарее эффективно собирать заряд и снижали ее производительность.
Решение толщиной в 7 нанометров
Корейские ученые под руководством профессора Джеена Хо предложили эффективное решение проблемы. Они внедрили ультратонкий слой оксида германия (GeOx) толщиной всего 7 нанометров между поглощающим слоем и задним контактом. Для создания этой прослойки использовался простой и масштабируемый метод осаждения, который легко внедрить в промышленное производство.
Несмотря на микроскопическую толщину, этот барьер решает сразу несколько задач. Он подавляет вредные дефекты, блокирует диффузию натрия и предотвращает образование паразитных фаз при высоких температурах. В результате зерна материала становятся крупнее и однороднее, а потери электричества существенно снижаются.
Результаты
Внедрение оксида германия помогло увеличить эффективность преобразования энергии с 3,71% до 4,81%. Это один из самых высоких показателей для солнечных элементов на основе SnS, созданных методом парового осаждения. Хотя цифры могут показаться скромными по сравнению с кремнием, для данной технологии это огромный скачок вперед.
Авторы исследования отмечают, что их метод управления интерфейсами материалов пригодится не только в энергетике. Технология может быть использована для улучшения транзисторов, термоэлектрических устройств, датчиков и гибкой электроники, где качество контакта между металлом и полупроводником играет решающую роль.
Ранее сообщалось, почему солнечные панели разочаровали всех. Установка солнечных электростанций в следующем году, как ожидается, замедлится впервые с тех пор, как отрасль стала популярной 20 лет назад, поскольку изменения в политике и насыщение основных рынков сдерживают спрос.