Напівпрозорі сонячні панелі без кремнію зможуть конкурувати зі звичайними фотоелементами

Напівпрозорі та гнучкі сонячні елементи мають низку застосувань в аерокосмічній галузі, архітектурі та в переносних пристроях.

Експерти зі Стенфордського університету у співпраці з бельгійським дослідницьким центром Imec розробили новий метод, що дає змогу масштабувати виробництво напівпрозорих і недорогих сонячних елементів із використанням вольфраму замість кремнію. Про це повідомляє interestingengineering.com.

Дихалькогенідні перехідні метали, або TMD, мають високі коефіцієнти поглинання сонячного світла. TMD є двовимірними, дуже гнучкими і можуть бути застосовані на різних поверхнях. Такі матеріали можна використовувати для виготовлення напівпрозорих сонячних елементів, якими можна було б засклити вікна. Однак процес виробництва таких батарей дуже складний.

Дослідники розробили нову технологію виробництва TMD, яка може виробляти плівки диселеніду вольфраму (WSe2) в масштабі пластини з шаруватою структурою. Ця технологія збільшила час життя носіїв заряду матеріалу до 144 нс, що в 14 разів більше, ніж у будь-якій раніше виробленій плівці TMD. Розпорошену багатошарову плівку WSe2 товщиною не більше 30 нм вчені розмістили на пластині товщиною 150 мм і використовували два підходи до селенізації: тверде джерело селену (SS-Se) або прекурсор селеніду водню (H2Se).

Твердотільний селен вимагає більш високої температури, 900 градусів Цельсія, тоді як селенізація H2Se може відбуватися при 650 градусах Цельсія. Незалежно від використовуваного процесу, отримана плівка WSe2 має ширину забороненої зони від 1,2 до 1,3 еВ, що робить її ідеальною для використання в сонячній батареї.

За словами фахівців, за рахунок поліпшення легування і контактів сонячна батарея може досягти ефективності перетворення енергії 22,3%. Це можна порівняти з комерційно доступними сонячними панелями і відкриває шлях для широкого використання гнучких фотоелементів у різних додатках.

Дослідники додали, що більш високі терміни служби носіїв сонячних батарей WSe2 можуть забезпечити номінальну потужність 64 Вт на грам в упакованій комірці або до 3 Вт на грам у сонячному модулі. Процес виробництва не тільки простий, а й маловитратний, що обіцяє нове майбутнє як для фотовольтаїки, так і для наноелектроніки.