Дослідники в Барселоні наблизили сонячні елементи до ефективності 43%

Дослідники Інституту фотонних наук ICFO в Барселоні випробували конструкцію сонячного елемента з надтонким срібним переднім електродом, що частково працює як дзеркало. За розрахунками команди, подальший розвиток цього підходу теоретично може підвищити ефективність перетворення сонячного світла на електроенергію майже до 43%.

Про роботу повідомляє TechRadar. У проведених експериментах учені зафіксували лише невелике зростання ефективності, тоді як показник у 43% є прогнозом потенціалу методу, а не досягнутим результатом.

Як працює срібний електрод

Коли сонячне світло потрапляє на напівпровідниковий матеріал елемента, фотони вивільняють електрони, які можуть бути перетворені на електричний струм. Проте частина електронів не встигає бути зібраною та знову перетворюється на фотони. Це створює слабке інфрачервоне випромінювання, яке виходить із пристрою в різних напрямках і спричиняє втрати енергії.

Зазвичай передній прозорий електрод сонячного елемента виготовляють з оксиду індію й олова. Команда ICFO замінила його дуже тонким шаром срібла. Він пропускає більшу частину світла, проводить електричний струм і водночас частково відбиває світло. Завдяки цьому конструкція обмежує кути, під якими випромінювання може залишати елемент.

Подолання межі для одноперехідних елементів

Для стандартних одноперехідних сонячних елементів межа Шоклі—Квайссера передбачає максимальну ефективність близько 33%. Вона пов’язана, зокрема, з втратами енергії у вигляді тепла та світла. Дослідники зосередилися на зменшенні так званих больцманівських втрат — інфрачервоного світіння, яке виникає в сонячному елементі.

Підхід із дзеркальною конструкцією для сонячних елементів розглядали й раніше, однак, за даними видання, до цього його не вдавалося реалізувати в лабораторії так, щоб одночасно підвищити напругу та струм. Автори роботи вважають, що адаптація й подальший розвиток методу можуть відкрити шлях до перевищення межі Шоклі—Квайссера.