Немецким ученым удалось поднять КПД солнечных батарей до 26,1%

Новости

Ученые Института материалов и электронных компонентов Университета Лейбница (Ганновер) и Института исследований солнечной энергии удалось разработать новую структуру фотоэлемента, что позволит увеличить КПД солнечных батарей до значения 26,1%. В настоящее время максимальное значение КПД солнечных батарей на основе кремния, легированного бромом, составляет около 21%. Исследования продолжались в течение трех лет, финансирование в объеме 3 миллионов евро обеспечило Федеральное министерство экономики и энергетики.

Немецким ученым удалось поднять КПД солнечных батарей до 26.1%

Экспериментальным путем установлено, что максимальная эффективность фотоэлектрического элемента на основе кремния составляет 29,5%. При этом с учетом всех возможных потерь считалось, что в промышленных условиях максимальных КПД солнечных батарей не превысит 26%. Исследования немецких ученых доказали, что этот предел может быть преодолен, прежде всего – за счет модернизации производства контактов.

Работа солнечной батареи основана на том, что под воздействием солнечного излучения в слое кремния возникают свободные носители энергии – положительные (дырки) и отрицательные (электроны). Чтобы их использовать для получения электрического тока, они отводились из слоев кремния через контакты, изготовленные из металла. При этом процесс перехода носителя электрической энергии из кремния в металл сопровождался большими энергетическими потерями, что существенно снижало показатели КПД солнечной батареи.

Теперь вместо традиционных металлических контактов предложено использовать контакты POLO (polycrystalline Silicon on Oxide) – поликристаллический кремний на оксидах. Для этого наносится еще один слой кремния со структурой, которая противоположна структуре, из которой планируется извлекать носителя заряда. Например, на р-слой наносится тонкая пленка поликристаллического оксида кремния n-типа. Этот промежуточный изолирующий слой обеспечивает пассивизацию контактов. При нагревании слоя пассивизации до температуры 1000 С в нем в нанометровом диапазоне возникают крошечные поры. Через которые происходит передача носителей энергии к металлическим контактам. Это открытие уже имеет практическую реализацию за счет использования лазерной технологии, что позволит наладить производство фотоэлементов с КПД 26,1%.

В долгосрочной перспективе это позволит значительно снизить затраты на генерацию «солнечного» электричества. Высокий КПД солнечных батарей позволит существенно уменьшить их линейные размеры. Это даст возможность устанавливать их в местах с ограниченной площадью, например, на крышах электромобилей или крыльях самолетов.

Lost Password