Новый рекорд эффективности черных кремниевых солнечных элементов

Исследователи из Университета Аалто, Финляндия, побили рекорд эффективности черных кремниевых солнечных элементов - тип ячейки, которые могут собирать солнечный свет даже под острым углом - почти на четыре процента.

Черный кремний может быть изготовлен путем простого добавления плотной сети наноразмерных игл на верхнюю часть эталонного образца кремния. Изменение материала таким образом делает его гораздо менее светоотражающим, позволяя такой солнечной панели улавливать свет, даже если он идет под очень острым углом.

Это может быть хорошим способом для повышения эффективности солнечных панелей в течение дня, особенно в странах полярных широт. Помимо этого, черные ячейки кремния также могут быть дешевле, поскольку нет необходимости покрывать их антиотражательным покрытием, используемое многими другими типами солнечных элементов.

Основная проблема, которая тормозит прогресс черных кремниевых ячеек является то, что называется, рекомбинацией носителей.

Когда фотон попадает в атом кремния внутри солнечной ячейки, избыточная энергия освобождает электрон, который в дальнейшем используется для выработки электроэнергии. Иногда, однако, электрон просто воссоединяется (рекомбинирует) с атомом кремния, эффективно рассеивая энергию, предоставленную фотоном. Рекомбинация пропорциональна площади поверхности кремния, а иглы на поверхности темного кремния увеличивают поверхность настолько, что почти половина из освобожденных таким образом электронов «теряются».

Теперь, команде исследователей во главе с доцентом Хеле Савином (Hele Savin) удалось обойти проблему, и, таким образом, он увеличил рекорд эффективности черных кремниевых ячеек на почти четыре процента, до 22,1 процента. Они провели блестящий показательный эксперимент, доказав, что, благодаря способности принимать солнечный свет от острых углов, черные кремниевые элементы могут собрать на три процента солнечной энергии больше, чем элементы с тем же номинальным КПД в течение всего дня.

Савин и его коллеги осуществили проверку рекомбинации путем применения тонкой алюминиевой пленки, действующей как химический и электронный щит, в верхней части наноструктур. Для дополнительной абсорбции они также интегрировали все металлические контакты на задней стороне ячейки.

Эти два изменения означают, что только четыре процента высвободившихся электронов рекомбинируют, в отличие от предыдущего значения - 50 процентов. Новый дизайн, тем не менее, не использует предел этой технологии, так как в процессе участвует кремнии р-типа, а не кремний прочного n -типа. По мнению ученых, лучший выбор материалов или лучшая клеточная структура будет увеличивать эффективность еще больше.

Краткосрочная цель исследователей заключается в применении этой технологии к другим типам солнечных ячеек, таким как, тонкие и мульти-кристаллические ячейки, в частности, но также, и к другим устройствам - экранам и фотодетекторам.

Facepla.net по материалам: aalto.fi

• < Самую тихую ветряную турбину можно установить прямо во дворе
• Williams Advanced Engineering помогает в развитии натрий-ионных батарей >

Комментарии: