Вчені вперше винайшли максимально потужний фотоелемент для сонячних панелей

Вченим з Мадридського університету Комплутенсе в Іспанії знадобилося 15 років, щоб створити перший сонячний елемент із проміжною смугою (IB) з фосфіду галію і титану, яка потенційно може забезпечити ефективність перетворення енергії 60%. Про це пише interestingengineering.com.

Сонячна батарея може забезпечити таку продуктивність на довжині хвилі 550 нм і вище.

Фотоелементи на основі кремнію використовують тільки частину світла, що на них падає, виділяючи іншу частину у вигляді тепла. Межа залежить від матеріалу, з якого виготовлені пристрої. Для кремнію ширина забороненої зони становить 1,3 еВ, а межа – 33,7%. Це фактично означає, що в найкращому разі навіть найвисокоякісніші елементи однаково не зможуть використати 77,3% світла, що падає на них.

Група з Мадридського університету Комплутенсе понад 15 років працювала з фосфідом галію (Gap) і титаном (Ti), намагаючись створити більш ефективну сонячну панель. Оскільки межа залежить від ширини забороненої зони напівпровідникового матеріалу, вчені вибрали Gap, ширина забороненої зони якого становить 2,26 еВ. Команда побудувала сонячний елемент розміром в 1 кв. см з поглиначем Gap: Ti завтовшки не більше ніж 50 нм і металевими контактами з використанням золота і германію.

Під час серії експериментів з вимірювання коефіцієнта пропускання і відбиття команда виявила, що батарея має широку смугу через поліпшене поглинання світла на довжині хвилі вище 550 нм. Ймовірно, це пов'язано з використанням Ti в установці. Теоретичний потенціал структури становить майже 60%.

Дослідники вперше працювали з цими матеріалами в 2009 році, але їм знадобилося 15 років, щоб створити перші пристрої з ними. Навіть на цьому етапі фотоелементи ще не близькі до розгортання в польових умовах. Їхня ефективність низька, і ще багато що належить зробити, пише ЗМІ.

Спочатку команда хоче створити прототип сонячного елемента і продемонструвати більш високу ефективність. Вони також мають намір вирішити проблеми з конструкцією сонячних елементів, використовуючи різні підходи до включення Ti в майбутньому. Комерційне впровадження цієї технології може зайняти багато часу, але ми більше не обмежені потенціалом сонячних панелей.

Раніше стало відомо, що сонячна енергетика стала загрозою для екології цілого континенту. Сонячна енергетика, яка вважається однією з найбільш екологічно безпечних, стала серйозним викликом для Австралії, де цей вид генерації електрики користується особливою популярністю. Проблема полягає в тому, що лише один австралійський штат заборонив утилізацію сонячних панелей на звалищах, тоді як переробка цих відходів коштує надто дорого.