Новые разработки в сфере солнечной энергетики

Группа ученых под руководством профессора Мартина Грина из университета Нового Южного Уэльса (University of New South Wales, Австралия) в сотрудничестве с двумя исследовательскими группами из США добились улучшения предельных возможностей фотоэлектрических преобразователей. Новый результат КПД для солнечных ячеек – 43%.

Это лучший показатель конверсии солнечного света в электричество любым известным способом. Такого результата ученым удалось добиться при сплавлении в единую батарею 5 разных типов солнечных ячеек, каждая из которых была оптимизирована для эффективного восприятия сравнительно узкой полосы частот. Профессор Грин совместно со своей напарницей Анитой Хо-Бейлли (Anita Ho-Baillie) создал кремниевый преобразователь, который работает в красном и ближнем инфракрасном участке спектра, преобразовывая практически монохромный свет с эффективностью 46%. Это устройство послужило базой для рекордной панели. После добавления 4 других комбинаций материалов была создана батарея с наилучшим в мире КПД, достигнутом при освещении концентрированным солнечным светом.

Другое открытие принадлежит американским ученым. Группа физиков и химиков, руководимая Брайаном Коргелем из университета Техаса в Остине (США), заявила о создании оригинальной технологии сверхдешевых солнечных батарей. Чтобы уменьшить стоимость солнечных ячеек, ученые совместили оптимальный (относительно дешевый) полупроводниковый материал с более простой и недорогой технологией его обработки.

Вместо традиционного осаждения состава из газовой фазы в вакуумной камере (при высоких рабочих температурах) группа ученых разработала метод распыления на подложку краски, состоящей из множества фоточувствительных наночастиц. В роли воспринимающего свет состава был использован селенид меди-индия-галлия CIGS – материал, который нередко используют для формирования экспериментальных солнечных панелей различными необычными методами. Коргель и его коллеги разработали и отшлифовали метод синтеза частиц CIGS, которые по размеру в 10 тысяч раз тоньше человеческого волоса. Взвесь таких частиц превращается в краску, которую легко нанести на основу будущей батареи при комнатной температуре.

Если будет создан способ аналогичного распыления подложки и других необходимых батарее элементов (например, собирающих ток электродов), можно будет наносить солнечные батареи на любые поверхности, например, крыши домов в виде нескольких слоев краски. Новые чернила полупрозрачны, что можно использовать при создании генерирующих ток оконных стекол.

Брайан и его коллеги изготовили несколько таких фотоэлектрических ячеек. Их КПД составляет всего 1%, но американские ученые считают, что смогут увеличить его до 10% оптимизацией технологии. В сочетании со стоимостью, в 10 раз более низкой, чем у классических панелей, новая технология, по мнению разработчиков, имеет все шансы на успех и коммерческую реализацию. Технология может выйти на рынок в течение 3-5 лет, считает Коргель.