Прозрачные солнечные батареи, альтернатива стеклянным окнам

Информация о применении прозрачных солнечных батарей в качестве окон не нова. Одним из последних достижений, стала технология, разработанная национальной лабораторией из Лос-Ала’моса. Используя ее, обычные окна можно трансформировать в солнечные панели с помощью полупроводниковых квантовых точек. В таких устройствах встроенные в стекла наночастицы поглощают солнечный свет на невидимой для человеческого глаза длине волны и направляют его к фотовольтаическому элементу, расположенному возле рамы. К сожалению, эффективность преобразования солнечной энергии у таких структур составляет около 3%.

Однако, чтобы в качестве фотоячеек применять кристаллический кремний (сам минерал не прозрачный), ничего подобного не возникало.

Всем известно, что кристаллический кремний, благодаря высокому к п д  и стабильности, уже давно стал основным материалом для производства солнечных панелей. Но, команда корейских специалистов добавила ему одно необычное свойство — прозрачность.

Кремний стал основным материалом для производства солнечных элементов еще в 50-х годах прошлого века, причем этот материал обеспечивает высокую эффективность преобразования солнечной энергии и стабильность по сравнению с альтернативными материалами. Единственное, чего не имеет кремний — это прозрачность. Однако, ученые из Национального института науки и технологий Ульсан и Корейского университета уверены, что они нашли способ обойти это ограничение с помощью новой технологии.

Прозрачные солнечные элементы могли бы открыть нам новые варианты получения чистой возобновляемой энергии — ими можно было бы заменить стекло в окнах небоскребов, покрыть крыши автомобилей или экраны смартфонов. В стремлении добиться этого, корейские ученые перепробовали много различных материалов для изготовления солнечных панелей, даже жертвуя при этом их эффективностью, сроком службы и стабильностью. Однако найденное ими решение, оказалось гораздо проще и выгоднее.

«Члены моей команды пришли к выводу, что кристаллический кремний — лучший материал для разработки солнечного элемента с высокой эффективностью, стабильностью и нейтрального цвета, похожим на стекло, — объясняет Это Квон Юн, один из руководителей исследования. — Сначала мы думали, что это была безумная затея. Проблема заключалась в том, что кристаллический кремний непрозрачен, так что никто из нас не пытался получить прозрачный кристаллический кремний с нейтральными цветами».

Чтобы добиться прозрачности, Юн и его команда решили пробить в фотоэлементе крошечные отверстия толщиной в человеческий волос. Дыры расположены в заданном порядке и невидимые человеческому глазу не ухудшают к п д и стабильности элемента. Испытания показали, что такой фотоэлемент сохраняет производительность на уровне 12, 2% ! Это, конечно, гораздо хуже 20% — 25% непрозрачных солнечных фотоэлементов, но лучше, чем во многих прозрачных образцов из других материалов.

Команда установила разработанную солнечную батарею вместо окна. Обычно, когда подобные фотоэлементы ставят вертикально, то лучи света, падая под пологим углом, приводят к спаду генерации энергии примерно на 30%. С новыми «дырявыми» кремниевыми элементами такого спада не зафиксировано — при испытании производительность снизилась менее чем на 4%.

Теперь ученые намерены изготовить большую версию солнечного элемента и добиться к п д в 15%. По их словам, процесс изготовления новых прозрачных солнечных батарей не потребует переоборудования производственных линий, так что в разработке есть огромные коммерческие перспективы. Ученые опубликовали свои исследования в журнале "Joule".

По материалам источника:

Спасибо за прочтение. smileyЕсли вам понравилось, пожалуйста, поделитесь с друзьями и в комментариях черкните пару слов своего мнения