На текущий момент электрическая энергия превратилась в жизненно важный ресурс, без которого обойтись крайне сложно. Именно поэтому учёные работают над совершенствованием солнечных панелей, пытаясь повысить их эффективность и снизить себестоимость производства. К сожалению, проблема оказалась технически очень сложной, но на этом пути был сделан очередной шаг. Исследователям удалось создать солнечный элемент с эффективностью более 30%.

Солнечные технологии

Кремний – один из самых интересных химических элементов. Он обладает интересными свойствами и благодаря им получил широкое распространение в электронной промышленности. Одно из его свойств используется, в том числе и в солнечных элементах: он способен преобразовывать солнечный свет и вырабатывать при этом электрический ток. Из отдельных сегментов собираются большие панели и используются для самых разных нужд: на солнечных электростанциях, в частных домах, в походах и просто для зарядки карманных гаджетов. Правда, эффективность и стоимость их оставляют желать лучшего. У солнечных панелей, построенных на основе кремниевых элементов, есть множество больших недостатков. Главный из них – несовершенство технологий. Для достижения хороших результатов необходимы очищенные материалы и очень точная сборка, но всё это настолько повышает цену, что делает производство просто нерентабельным. С использованием высокотехнологичных разработок для повышения эффективности та же история, их невозможно применять без существенного повышения цены.

Правда, у учёных есть большой козырь в рукаве – перовскит (титанат кальция). Этот материал тоже может вырабатывать электричество при воздействии на него солнечного света и считается более перспективным в этой сфере, чем кремний. Уже не одно десятилетие исследователи занимаются изучением перовскита и сейчас смогли использовать его для улучшения характеристик солнечных панелей.

Тандемные элементы

Теоретическая эффективность (КПД) солнечных панелей составляет около 80-87%, что намного больше текущих значений. После ряда совершенствований его удалось поднять до 29,15% (это значит, что 29,15% солнечного излучения переводится в электричество). По мнению учёных из EPFL и CSEM, КПД можно повысить ещё больше и перейти 30-процентный рубеж, если комбинировать одну технологию с другой. У перовскитов тоже есть недостаток – они хорошо воспринимают только видимый свет, поэтому совместное использование с кремниевыми элементами, которые эффективно работают только с инфракрасным излучением, позволит поднять КПД и повысить выдаваемую панелями мощность.

Экспериментальные солнечные элементы изготовили сразу из двух материалов. В качестве нижнего слоя использовали кремниевую пластину, её сделали из цельного куска кремния, аккуратно спилив тончайший слой. Так эффективность элемента гораздо выше, чем в том случае, когда пластину отливают из расплавленного материала. Верхний слой сделали из перовскита, причём использовали при этом два способа: нанесение из жидкого раствора и гибридный метод (жидкий раствор и напыление паром). В первом случае удалось добиться эффективности 30,93%, а во втором КПД составил 31,25%. Для обоих испытаний изготовили ячейку размером 1 квадратный сантиметр.

По словам исследователей, своей работой они достигли большого прогресса. Переход 30-процентного рубежа и новая конструкция солнечных элементов позволят значительно продвинуться в производстве панелей. С одной стороны, это поднимет выходную мощность электрического тока, а с другой, позволит снизить себестоимость и удешевить конечную продукцию. На текущий момент учёные занимаются изучением разных методов изготовления элементов с тем, чтобы определить наиболее эффективный. Также они испытают созданные элементы и определят их примерный срок службы. Исходя из полученных результатов, исследователи смогут создать элементы с большим сроком эксплуатации, высоким КПД и достаточной надёжностью работы. До появления полноценных солнечных панелей предстоит ещё много работы по совершенствованию разработанной конструкции.

Понравилась эта новость? Подпишись на нас в соцсетях!