482
Дослідники Інституту фотонних наук ICFO в Барселоні випробували конструкцію сонячного елемента з надтонким срібним переднім електродом. За розрахунками команди, подальший розвиток такого підходу теоретично може підняти ефективність перетворення сонячного світла на електроенергію майже до 43%.
У проведених експериментах науковці зафіксували лише невелике реальне зростання ефективності. Показник 43% поки є прогнозом потенціалу методу, а не вже досягнутим результатом.
Срібний електрод одночасно проводить струм і працює як дзеркало
Коли світло потрапляє на напівпровідник сонячного елемента, фотони вивільняють електрони, які можна використати для отримання електричного струму. Але частина електронів знову перетворюється на фотони, і частина енергії виходить із пристрою у вигляді слабкого інфрачервоного випромінювання.
У звичайних сонячних елементах передній прозорий електрод часто виготовляють з оксиду індію та олова. Команда ICFO замінила його дуже тонким шаром срібла.
Срібло в такій конфігурації виконує одразу кілька функцій: пропускає більшу частину світла, проводить електричний струм і частково відбиває випромінювання назад усередину елемента. Завдяки цьому конструкція обмежує кути, під якими світло може залишати пристрій.
Метод націлений на фундаментальні втрати
Для стандартних одноперехідних сонячних елементів межа Шоклі—Квайссера оцінює максимальну ефективність приблизно в 33%. Вона пов’язана з фундаментальними втратами енергії, зокрема у вигляді тепла й світла.
Барселонська команда зосередилася на зменшенні так званих больцманівських втрат — інфрачервоного світіння, яке виникає всередині сонячного елемента. Ідею дзеркальної конструкції розглядали й раніше, однак, за даними матеріалу, досі її не вдавалося реалізувати так, щоб одночасно збільшувалися і напруга, і струм.
Дослідники вважають, що подальша адаптація підходу може відкрити шлях до показників, вищих за традиційну межу для одноперехідних елементів. Проте до практичних панелей з ефективністю 43% ще далеко: нинішня робота демонструє принцип і його потенціал, а не готовий комерційний продукт.
