Ученые создают высокоэффективные прозрачные солнечные элементы

• Исследователи разрабатывают энергоэффективные прозрачные солнечные элементы с использованием композитных материалов из кремниевых микропроводов.
• Эти солнечные элементы не только поглощают солнечный свет, но и используют отраженные лучи для производства энергии.

В последние годы шлюзы для исследований прозрачных солнечных элементов были открыты учеными, которые верят, что солнечная энергия может удовлетворить потребности общества, и это может стать следующим большим достижением.

В этом интересном явлении фотоэлектрической энергии неизбежен компромисс между пропусканием света (видимая прозрачность) и выработкой энергии (эффективностью фотоэлектрического преобразования).

До сих пор мы видели различные тонированные прозрачные солнечные элементы с низкой энергоэффективностью и умеренной прозрачностью. Они не подходят для использования в электронных устройствах, автомобильных окнах и фотоэлектрических окнах, встроенных в здание.

Теперь исследователи из Ульсанского национального института науки и технологий в Южной Корее разработали энергоэффективные прозрачные солнечные элементы с использованием композитных кремниевых микропроводов. В них встроены цилиндрические силиконовые стержни в гибком прозрачном полимерном материале.

Чем он отличается от других прозрачных солнечных элементов?

В отличие от существующих прозрачных солнечных элементов, которые в основном созданы на основе красителей, органических веществ и перовскитов, новые гибкие солнечные элементы с нейтральным цветом основаны на структуре микропроводов n-кремния.

Для изготовления этих микропроводов с регулируемым расстоянием между ними используется метод, называемый глубоким реактивным ионным травлением. Затем они заключаются в гибкую прозрачную полимерную матрицу.

Ссылка:Light:Science &Applications volume | DOI:10.1038 / s41377-019-0234-y | UNIST

Он сконструирован таким образом, что солнечный свет, отраженный от кремниевых стержней, можно контролировать для повышения эффективности. В частности, коэффициент пропускания света можно регулировать от 10 до 55 процентов, изменяя расстояние между микропроводами.

Как это работает?

Каждый кремниевый стержень в этом солнечном элементе работает как фотоактивный слой:он поглощает солнечный свет и вырабатывает электричество. Исследователи расположили стержни через определенные интервалы, чтобы их нельзя было увидеть невооруженным глазом. Таким образом, солнечные элементы сохраняют гибкость и прозрачность самой подложки.

Процесс изготовления нового прозрачного солнечного элемента | Предоставлено исследователями

Чтобы увеличить способность поглощения света без ущерба для прозрачности, исследователи резко изменили форму кончика кремниевых микропроводов. Хотя в обычных солнечных элементах происходит поглощение, пропускание и отражение света, они не используют отраженный свет.

Новая структура, с другой стороны, поглощает отраженный свет обратно в солнечный элемент:солнечный свет, отраженный от верхней части кремниевого стержня, поглощается стержнем рядом с ним.

Прозрачные солнечные элементы на основе микропроводов со скошенным концом показали эффективность 8% при видимой прозрачности 10%. Это самый высокий КПД среди прозрачных солнечных элементов на основе кремния. Они могут сохранять свою первоначальную эффективность даже после десятков испытаний на изгиб.

Прочтите:Глобальное потепление снизит эффективность солнечных батарей

И в отличие от других прозрачных солнечных элементов нейтрального цвета, которые изготавливаются на жестких стеклянных подложках, эти гибкие солнечные элементы могут иметь различные практические применения, начиная от мобильных и носимых устройств и заканчивая выработкой электроэнергии в зданиях.