Новый метод создания специальных солнечных элементов может значительно повысить их эффективность, - пишет eurekalert.org со ссылкой на Nano Letters.
Исследование было проведено международной исследовательской группой под руководством Университета Мартина Лютера в Галле-Виттенберге (MLU).
Коммерчески доступные солнечные элементы в основном сделаны из кремния. «Основываясь на свойствах кремния, невозможно сказать, что их эффективность может быть увеличена до бесконечности», - говорит д-р Акаш Бхатнагар, физик из Центра инновационной компетенции (ZIK) «SiLi-nano» в MLU. Поэтому его исследовательская группа изучает так называемый аномальный фотоэлектрический эффект, который возникает в определенных материалах. Аномальный фотоэлектрический эффект не требует p-n-перехода, который в противном случае обеспечивает протекание тока в кремниевых солнечных элементах. Направление тока определяется на атомном уровне асимметричной кристаллической структурой соответствующих материалов. Эти материалы обычно представляют собой оксиды, которые обладают рядом важных преимуществ: их легче производить и они значительно более долговечны. Однако они часто не поглощают много солнечного света и имеют очень высокое электрическое сопротивление. «Чтобы использовать эти материалы и их эффект, необходима творческая архитектура клеток, которая усиливает преимущества и компенсирует недостатки», - объясняет Лутц Мюленбейн, ведущий автор исследования.
В своем новом исследовании физики представили новую архитектуру клетки, так называемый нанокомпозит. Их поддержали команды из Bergakademie Freiberg, Института модификации поверхности Лейбница в Лейпциге и Индийского университета Бенараса. В своем эксперименте исследователи уложили отдельные слои типичного материала толщиной всего несколько нанометров друг на друга и компенсировали их полосами оксида никеля, идущими перпендикулярно. «Полоски действуют как быстрый путь для электронов, которые образуются при преобразовании солнечного света в электричество и которые предназначены для достижения электрода в солнечном элементе», - объясняет Бхатнагар. Это как раз тот транспорт, которому в противном случае препятствовали бы электроны, проходящие через каждый отдельный горизонтальный слой.
Новая архитектура фактически увеличила электрическую мощность
клетки в пять раз. Еще одно преимущество нового метода в том, что
его очень легко реализовать. «Материал сам по себе образует эту
желаемую структуру. Никаких экстремальных внешних условий не
требуется, чтобы привести его в такое состояние», - говорит
Мюленбейн. Идея, для которой исследователи представили
предварительное технико-экономическое обоснование, также может
быть применена к другим материалам, помимо оксида никеля. В
последующих исследованиях теперь необходимо изучить, можно ли и
каким образом производить такие солнечные элементы в промышленных
масштабах.
[Фото: eurekalert.org]
