Новый рекорд эффективности приближает гибкие солнечные элементы к производству
Солнечные элементы, превращенные в тонкие и гибкие пленки, могут не только открыть новые возможности в производстве возобновляемой энергии, но также могут снизить производственные затраты
Солнечные элементы, превращенные в тонкие и гибкие пленки, могут не только открыть новые возможности в производстве возобновляемой энергии, но также могут снизить производственные затраты. Команда ученых в Швейцарии работает над тем, чтобы довести эффективность технологии до уровня, обеспечиваемого жесткими солнечными элементами, и сделала еще один шаг к этой цели, установив новый рекорд в 21,4 процента.
Исследование проводилось в Швейцарской федеральной лаборатории материаловедения и технологий (Empa), где ученые потратили годы на разработку гибких солнечных элементов, известных как CIGS, изготовленных из меди, индия, галлия и селена. Это одни из немногих тонкопленочных солнечных элементов, находящихся в стадии разработки и команда Empa находится на переднем крае этой области уже более двух десятилетий.
В то время как наиболее эффективные негибкие солнечные элементы, сделанные из кристаллического кремния, могут преобразовывать свет в электричество с эффективностью до 26,7%, гибких солнечных элементов CIGS пока нет в использовании. Команда Empa постепенно обновляла рекорд эффективности: 12,8 процента еще в 1999 году, 14,1 процента в 2005 году, 17,6 процента в 2010 году, 18,7 процента в 2011 году, 20,4 процента в 2013 году и затем 20,8 процента в 2019 году.
Как мы видим, это был долгий путь, но теперь команда приблизилась к своей цели, сделав еще один прорыв.
Чтобы изготовить гибкие пленки, ученые используют метод, называемый низкотемпературным совместным испарением, для выращивания полупроводниковой пленки поверх тонкого слоя полимера. Изменяя состав пленки и щелочные легирующие примеси, используемые для придания ей электрических свойств, ученые смогли повысить ее фотоэлектрические характеристики.
Эффективность солнечного элемента, составляющая 21,38 процента, оставалась стабильной в течение нескольких месяцев и была независимо проверена учеными из Института солнечных энергетических систем Германии.
Хотя эта работа знаменует собой еще один рекорд для ученых Empa и CIGS, следует учитывать, что другие типы гибких пленок достигают еще более высокой эффективности (24,16%) за счет объединения с другими фотоактивными материалами, такими как перовскит.
Работая над коммерческими приложениями для гибких солнечных элементов, ученые представляют, как использовать их на крышах и фасадах зданий, в мобильной электронике, самолетах и наземных транспортных средствах.
Помимо того, что эти элементы легче и плотнее прилегают к изогнутым или сложным поверхностям, они также подходят для более дешевого производства по принципу «от рулона к плате», что может помочь снизить затраты на возобновляемые источники энергии в целом.
Ученые Empa представили свои последние работы на 38-й Европейской конференции и выставке по фотоэлектрической солнечной энергии.