Одна из самых интересных задач в солнечной энергетике — создание прозрачных тонкопленочных фотоактивных материалов. Такую пленку можно наклеить на обычное окно и получить из него генератор энергии без ущерба для внешнего облика здания. Однако сделать солнечные элементы, сочетающие высокую эффективность и хорошую светопроницаемость, достаточно сложно.
В России нашли доступный способ сделать солнечные батареи прозрачными без потери эффективности
Физики Университета ИТМО нашли доступный способ превратить солнечные батареи в прозрачные, сохранив их эффективность. Новая технология основана на методе легирования, изменении свойств материалов с помощью добавления примесей, но без использования специального дорогостоящего оборудования.
Российские ученые придумали, как повысить эффективность солнечных панелей, способных пропускать солнечный свет
«У обычных тонкопленочных солнечных батарей есть непрозрачный металлический задний контакт, позволяющий дополнительно захватить больше света в структуре. В прозрачных солнечных элементах используют светопропускающий задний электрод. В этом случае часть фотонов неизбежно теряется на пропускание, поэтому и КПД у них намного ниже. Кроме того, изготовление заднего электрода с необходимыми характеристиками обходится дорого», — рассказывает научный сотрудник Нового Физтеха ИТМО Павел Ворошилов.
Проблему малой эффективности можно решить с помощью легирования. Но чтобы примеси правильно «прилипли» к нужному материалу, требуются сложные подходы и дорогое оборудование. В ИТМО предложили более доступную технологию создания «невидимых» солнечных панелей — легирование материалов с помощью ионной жидкости, меняющей характеристики обработанного слоя.
«Для своих опытов мы взяли солнечный элемент на основе малых молекул, на который нанесли нанотрубки в качестве прозрачного электрода. Далее легировали покрытие из нанотрубок при помощи ионного затвора. Обработке подвергся и транспортный слой, который отвечает за то, чтобы заряд из активного слоя успешно достиг электрода. Нам удалось обойтись без вакуумных камер, работали в воздушной атмосфере. Нужно было просто капнуть ионной жидкостью и подать немного напряжения, чтобы получить необходимые свойства», — добавляет Павел Ворошилов.
В результате апробации новой технологии ученым удалось поднять эффективность батареи в несколько раз. Авторы проекта полагают, что таким же образом можно улучшить свойства и других солнечных элементов. Теперь в планах ученых эксперименты с различными материалами, а также совершенствование самой технологии легирования. Результаты опубликованы в журнале ACS Applied Materials & Interfaces.
Материал предоставлен пресс-службой Университета ИТМО