Старі сонячні панелі доведеться викидати: новий тип батарей вразив експертів
Вчені змогли усунути головний недолік недорогих тонкоплівкових сонячних елементів. Нова технологія дає змогу значно підвищити ККД батарей завдяки використанню нанометрового захисного шару. У перспективі вони замінять кремнієві аналоги.
Як пише Tech Xplore, відкриття належить команді вчених із Національного університету Чоннам у Південній Кореї.
Проблема перспективного матеріалу
Останніми роками наука шукає заміну традиційним кремнієвим панелям, які складні у виробництві та крихкі. Однією з найбільш багатообіцяючих альтернатив вважається моносульфід олова (SnS). Це недорогий, нетоксичний матеріал, запаси якого в природі великі. Теоретично він має ідеальні властивості для поглинання сонячного світла, але на практиці вченим довго не вдавалося наблизитися до розрахункових показників ефективності.
Головною причиною невдач був контактний інтерфейс на задньому боці елемента, де сульфід олова з'єднується з металевим електродом. У цьому місці виникали структурні дефекти і небажані хімічні реакції, які заважали батареї ефективно збирати заряд і знижували її продуктивність.
Рішення товщиною в 7 нанометрів
Корейські вчені під керівництвом професора Джеєна Хо запропонували ефективне вирішення проблеми. Вони впровадили ультратонкий шар оксиду германію (GeOx) завтовшки всього 7 нанометрів між поглинаючим шаром і заднім контактом. Для створення цього прошарку використовувався простий і масштабований метод осадження, який легко впровадити в промислове виробництво.
Незважаючи на мікроскопічну товщину, цей бар'єр вирішує відразу кілька завдань. Він пригнічує шкідливі дефекти, блокує дифузію натрію і запобігає утворенню паразитних фаз за високих температур. У результаті зерна матеріалу стають більшими й одноріднішими, а втрати електрики істотно знижуються.
Результати
Впровадження оксиду германію допомогло збільшити ефективність перетворення енергії з 3,71% до 4,81%. Це один з найвищих показників для сонячних елементів на основі SnS, створених методом парового осадження. Хоча цифри можуть здатися скромними порівняно з кремнієм, для цієї технології це величезний стрибок уперед.
Автори дослідження зазначають, що їхній метод управління інтерфейсами матеріалів стане в пригоді не тільки в енергетиці. Технологія може бути використана для поліпшення транзисторів, термоелектричних пристроїв, датчиків і гнучкої електроніки, де якість контакту між металом і напівпровідником відіграє вирішальну роль.
Раніше повідомлялося, чому сонячні панелі розчарували всіх. Встановлення сонячних електростанцій наступного року, як очікується, сповільниться вперше відтоді, як галузь стала популярною 20 років тому, оскільки зміни в політиці та насичення основних ринків стримують попит.