Сделан очень важный шаг к полностью прозрачным солнечным элементам

Исследователи стремятся совместить полную прозрачность с высокой производительностью солнечных элементов.

Исследователи стремятся совместить полную прозрачность с высокой производительностью солнечных элементов.
Фото Sebastian Staines/Unsplash.

Плёнка из золота (Au) равномерно распределена по поверхности благодаря нижнему слою из хрома (Cr).

Плёнка из золота (Au) равномерно распределена по поверхности благодаря нижнему слою из хрома (Cr).
Иллюстрация Penn State.

Исследователи стремятся совместить полную прозрачность с высокой производительностью солнечных элементов.
Плёнка из золота (Au) равномерно распределена по поверхности благодаря нижнему слою из хрома (Cr).

Полностью прозрачные солнечные панели, которыми можно будет заменить окна в зданиях без потери освещения, являются мечтой многих сторонников возобновляемой энергетики. Зная это, исследователи неустанно работают над проектами, которые приближают момент, когда эта мечта станет реальностью.

Учёные из Университета Пенсильвании в США не отстают от своих коллег: они создали новые ультратонкие металлические электроды, которые могли бы стать ключевым элементом полупрозрачной солнечной панели из перовскита.

Привычные солнечные панели обычно сделаны из кремния, но этот материал постепенно изживает себя в плане эффективности. Учёные уже какое-то время активно работают с новым материалом для солнечных панелей – перовскитом. Устанавливая солнечные элементы из перовскита на стандартные кремнивые панели, исследователи могут заметно повысить их эффективность.

Теперь же учёные создали необходимые для работы солнечного элемента электроды из наночастиц золота. Тончайший, толщиной буквально в несколько атомов, слой золота имеет высокую электропроводность и при этом не мешает солнечной панели эффективно поглощать свет.

В предыдущих исследованиях учёные выяснили, что наночастицы золота не распространяются по поверхности равномерно, а сбиваются в небольшие островки. Эта особенность снижала электрическую проводимость золотого слоя.

Исследователи решили эту проблему, добавив в электрод дополнительный слой из хрома. Это нововведение позволило равномерно распределить наночастицы золота, повысив проводимость материала.

Плёнка из золота (Au) равномерно распределена по поверхности благодаря нижнему слою из хрома (Cr).

На основе получившегося прозрачного электрода инженеры создали тандемную солнечную панель с производительностью (КПД) 28,3%.

При этом солнечный элемент из перовскита в составе этой панели показал КПД 19,8%, что является рекордом производительности для полупрозрачной панели из этого материала.

Благодаря этому дополнению КПД тандемной панели оказался на целых 5% выше, чем у одиночной кремниевой панели.

"Улучшение на 5% можно считать огромным. Это по сути означает, что на каждый квадратный метр солнечного элемента мы можем получать примерно на 50 ватт больше солнечной энергии. Солнечные фермы состоят из тысяч модулей, и из этого складывается очень много электричества. Именно это является большим прорывом", – объясняет соавтор работы профессор Шашанк Прия (Shashank Priya) из Университета Пенсильвании.

Авторы работы утверждают, что создание надёжного прозрачного электрода прокладывает дорогу для перехода на тандемные солнечные панели на базе перовскита, а в дальнейшем – на полностью перовскитные панели.

Исследование было опубликовано в издании Nano Energy.

Ранее мы писали о технологии, делающей металлические контакты на солнечном элементе почти невидимыми. Также мы сообщали о том, что полупрозрачные солнечные панели не мешают выращивать хорошие урожаи в теплицах.

Больше новостей из мира науки и технологий вы найдёте в разделе "Наука" на медиаплатформе "Смотрим".