Ряды синих солнечных модулей, которые усеивают ландшафты и крыши, как правило, сделаны из кристаллического кремния, рабочей лошадки практически в каждом электронном устройстве.
В солнечной технологии теллурид кадмия может заменить кремний.
За последнее десятилетие исследователи из Колорадского государственного университета (CSU) первыми начали проводить исследования, направленные на повышение производительности и стоимости солнечной энергии путем производства и испытания новых материалов, выходящих за рамки возможностей кремния. Они сосредоточены на материале, который обещает заменить кремний: теллурид кадмия.
В сотрудничестве с коллегами из Университета Лафборо в Великобритании исследователи в Центре фотовольтаики следующего поколения CSU сделали большой прорыв в том, как можно повысить эффективность работы тонкопленочных солнечных элементов из теллурида кадмия путем добавления селена.
Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Energy.
«В нашем отчете дается фундаментальное понимание того, что происходит, когда мы сплавляем селен в теллурид кадмия», – сказал Курт Барт, директор Центра фотоэлектрических технологий следующего поколения и адъюнкт-профессор кафедры машиностроения.
До сих пор не было ясно, почему добавление селена достигло рекордного КПД солнечных батарей с теллуридом кадмия – более 22 процентов.
Вместе с сотрудниками ХСС В.С. Сампат и Амит Мунши разгадали эту загадку для Барта и международной команды. Их эксперименты показали, что селен преодолевает влияние атомных дефектов в кристаллах теллурида кадмия, открывая новый путь для широко распространенной, более дешевой солнечной энергии.
Тонкие пленки теллурида кадмия, изготовленные командой CSU в лаборатории, потребляют в 100 раз меньше материала, чем обычные кремниевые солнечные элементы.
Поэтому их легче производить и поглощать солнечный свет практически на идеальной длине волны. Электроэнергия, вырабатываемая фотоэлектрическими элементами на основе теллурида кадмия, является наиболее рентабельной в солнечной промышленности и снижает потребление ископаемого топлива во многих частях мира.
Согласно отчету, электроны, генерируемые при попадании солнечного света на обесцвеченную солнечную панель, реже попадают в ловушку и теряются в дефектах материала.
Эти дефекты возникают при росте на границах между кристаллическими зернами. Это увеличивает количество энергии, получаемой от каждого солнечного элемента.
Работая с материалами, произведенными в CSU, используя передовые методы осаждения, команда обнаружила это неожиданное поведение, когда зарегистрировала, сколько света испускается селеносодержащими солнечными модулями.
Поскольку селен распределен неравномерно по всем модулям, они сравнили люминесценцию от областей, в которых было мало селена или нет его, с областями, где селен был очень концентрированным.
«Хороший и бездефектный материал для солнечных батарей очень эффективен в излучении света и, следовательно, в люминесценции», – сказал Том Фидуция, главный автор исследовательского доклада и аспирант в Университете Лафборо, в сотрудничестве с профессором Майклом Уоллсом.
«Из данных поразительно ясно, что регионы, богатые селеном, намного ярче, чем чистый теллурид кадмия, и эффект очень сильный».
С 2009 года Национальный научный фонд поддерживает работу Центра фотоэлектрической энергии следующего поколения.
Quelle: Elektronik-Informationen
