Дослідники ICFO запропонували спосіб підвищити ефективність сонячних панелей

Дослідники Інституту фотонних наук ICFO запропонували конструкцію сонячного елемента, яка може підвищити теоретичну межу ефективності фотоелектричних панелей приблизно до 43%. Метод спрямований на зменшення втрат енергії, що виникають через повторне випромінювання світла самим сонячним елементом.

Як працює новий підхід

Як повідомляє Engadget, у більшості сонячних панелей напівпровідниковий матеріал, зазвичай кристалічний кремній, вивільняє електрони під дією сонячного світла та створює електричний струм. Частина отриманої енергії при цьому перетворюється на тепло або знову випромінюється у вигляді світла. Якщо способи скорочення теплових втрат уже активно досліджувалися, то обмеження світлових втрат залишалося складнішим завданням.

У статті, опублікованій у журналі Energy & Environmental Science, команда ICFO використала органічний сонячний елемент. Вчені замінили його передній електрод з оксиду індію-олова тонким срібним електродом і перетворили елемент на оптичний резонатор. Така конструкція пропускає сонячне світло, але обмежує випромінювання світла під широкими кутами.

Межа ефективності

За даними дослідників, експериментальна конструкція підвищила ефективність елемента приблизно на 0,85%. Робота стосується так званих больцманівських втрат — енергії, яка втрачається через світло, випромінене панеллю.

Нинішня теоретична межа ефективності одноперехідних сонячних елементів становить 33,16% і відома як межа Шоклі—Квайссера. У ICFO вважають, що звуження кута випромінювання до параметрів, ближчих до кута поглинання сонячного світла, дає змогу наблизитися до ефективності близько 43%.

Перспективи для різних фотоелементів

Типові споживчі сонячні панелі нині працюють з ефективністю 20–23%. Запропонований принцип, за оцінкою ICFO, може бути застосований до різних типів фотоелектричних елементів, а не лише до матеріалів, що використовуються в лабораторних розробках.