Новости перспективных технологий

Как внушить тонкому фотоэлементу, что он толстый?

Изображение с сайта science.compulenta.ru

Исследователи из Университета Осло (Норвегия) под руководством Эрика Марстейна (Erik Marstein) в ближайшие несколько лет хотят несказанно удивить рынок фотоэлементов. Поскольку желающим сделать то же нет числа («КЛ» регулярно знакомит вас с такими начинаниями в гелиоэнергетике), стоит объяснить, почему шансы норвежцев на успех видятся неплохими.

Норвежцы собираются сотрясти массовый рынок лишь через пять — семь лет: одно дело создать технологию, и другое — довести её до готовности к массовому производству (фото UiO).

Итак, на производство солнечных батарей тратится 100 тыс. тонн чистого кристаллического кремния в год. «Чистого» — то есть имеющего менее одной миллионной примесей всех типов. Две миллионных — и такой фотоэлемент никому не нужен. Понятно, что производство такого кремния требует (пока) и высоких температур, и уймы энергии, да и конечный продукт обходится в копеечку. Поэтому пока стоимость ватта установленной мощности солнечной батареи равна половине евро. Да, всего несколько лет назад она «весила» пару евро... И всё равно прогресс пока скорее топчется.

Норвежские специалисты хотят решить проблему за счёт сокращения толщины будущих фотоэлементов из кремния в 20 (!) раз, до 20 мкм (что в 10 — 20 раз меньше, чем у обычных фотоэлементов). Правда, оптимальная толщина для поглощения света — 1 000 мкм, но для нового фотоэлемента это не будет проблемой. Исследователи применили необычную «зеркальную» ловушку, позволяющую достигать 25-кратного переотражения света в пределах фотоэлемента, что делает его малую толщину совместимой с высокой эффективностью.

Как? Для создания регулярно повторяющихся неровностей нужной формы используются микрокапсулы из пенополистирола диаметром от 0,5 мкм, изобретенные ещё в прошлом веке (кстати, в той же Норвегии). Их особенность в том, что в магнитном поле они ведут себя как магнитные материалы, а при удалении из него не имеют остаточной намагниченности. Благодаря этому их можно применить для создания неровностей на микроуровне, распылив по поверхности основы для солнечной батареи точно в желаемые места при помощи магнитного поля. Затем лазер, прицеливаясь по этим шарикам, оставляет вокруг них отметины, испаряя верхний слой кремния и формируя тем самым неровности на наноуровне, которые затем, при работе, многократно переотражают входящий свет.

Производство фотоэлементов при помощи таких микрокапсул позволит свести почти к нулю и потери кристаллического кремния при создании солнечных батарей, которые сейчас равны 50%.

Что не менее важно, вместо обычно применяемых в таких попытках симметричных наноструктур, таких как повторяющиеся цилиндры, исследователи предложили структуры, напротив, асимметричные, что позволило поднять эффективность переотражения и дополнительно на 20% снизить толщину кремниевых пластин в фотоэлементах.

Увы, на рынок новый продукт разработчики обещают вывести не ранее чем через пять лет.

Информация с сайта science.compulenta.ru по материалам Phys.Org.

Автор оригинального текста: Александр Березин.