Дослідники ICFO запропонували спосіб підвищити ефективність сонячних елементів
Дослідники ICFO запропонували конструкцію сонячних елементів, що може наблизити їхню теоретичну ефективність до 43%.
Дослідники Інституту фотонних наук ICFO розробили підхід до конструкції сонячних елементів, який у перспективі може підвищити їхню теоретичну ефективність приблизно до 43%. Метод спрямований на зменшення втрат енергії, що виникають через повторне випромінювання світла сонячною панеллю, повідомляє Engadget.
Втрати через випромінювання світла
Сонячні панелі виробляють струм завдяки напівпровідниковому матеріалу, найчастіше кристалічному кремнію, який вивільняє електрони під дією сонячного світла. Водночас частина отриманої енергії перетворюється на тепло або знову випромінюється у вигляді світла. Раніше дослідження переважно зосереджувалися на скороченні теплових втрат, тоді як втрати через світлове випромінювання залишалися складнішими для обмеження.
У науковій роботі, опублікованій у журналі Energy & Environmental Science, команда ICFO вивчала різницю між вузьким кутом поглинання сонячного світла та ширшим кутом, у межах якого елемент випромінює світло. Такі втрати дослідники називають втратами Больцмана.
Тонкий срібний електрод
Для експерименту науковці використали органічний сонячний елемент, а не кремнієвий. Вони замінили його передній електрод з оксиду індію-олова тонким срібним шаром і перетворили конструкцію на оптичний резонатор. Такий елемент пропускав сонячне світло, але менше випромінював світло під широкими кутами.
У результаті ефективність дослідного елемента зросла приблизно на 0,85%. За словами першого автора роботи Франсіско Берналя Текски, звуження кута випромінювання до рівня, ближчого до кута поглинання сонячного світла, у принципі дає змогу наблизитися до ефективності близько 43%.
Нинішня теоретична межа ефективності традиційних одноперехідних сонячних елементів становить 33,16% і відома як межа Шоклі—Квайссера. Споживчі сонячні панелі зазвичай мають ефективність від 20% до 23%. Дослідники зазначають, що принцип їхнього підходу потенційно може застосовуватися до різних типів фотоелектричних елементів, а не лише до лабораторних матеріалів.
