Высокоэффективный элемент солнечной батареи от IBM из легкодоступных материалов

Крупнейшие производители электроники серьезно взялись за развитие солнечной энергетики. До сих пор серийные фотоэлектрические панели отличались высокой стоимостью, и только дорогоие солнечные батареи могли похвастаться высоким КПД. Но научно-технический прогресс не стоит на месте.

Корпорация IBM объявила о том, что ее ученым удалось создать модуль солнечной батареи, у которого основной слой, поглощающий большую часть света для преобразования в электрический ток, полностью состоит из соединения распространенных и легкодоступных химических элементов. Это достижение, которое позволило установить новый мировой рекорд эффективности (КПД) солнечной батареи, подтверждает прогнозы, что технология солнечного электричества потенциально способна производить больше электроэнергии при меньших затратах. Солнечный элемент, содержащий медь (Cu), олово (Sn), цинк (Zn), серу (S) и/или селен (Se), демонстрирует коэффициент полезного действия в 9,6%, что на 40% выше предыдущего показателя, достигнутого для данного набора элементов. На снимке показано увеличенное изображение поперечного разреза слоя солнечного элемента на основе вещества кестерит (kesterite).

Разработанный исследователями солнечный элемент также отличает от его предшественников то, что он был создан с использованием комбинации решений и подходов, основанных на наночастицах – в отличие от популярного, но дорогостоящего вакуумного метода. Ожидается, что это позволит значительно уменьшить производственные затраты.

Существующие в настоящее время тонкопленочные панели солнечных элементов, основанные на сложных полупроводниках, демонстрируют коэффициент полезного действия на уровне 9-11%. В этих элементах наиболее часто применяются два дорогостоящих химических соединения – селенид меди индия и галлия (copper indium gallium selenide) и теллурид кадмия (cadmium telluride). Попытки создания дешевых солнечных панелей на основе соединений, включающих широко распространенные на Земле химические элементы и не содержащих индия, галлия или кадмия, не позволяли ранее получить КПД выше 6,7%. Напомним, новый, рекордный показатель эффективности, полученный специалистами IBM Research, равен 9,6%.