Использование светоотражающих материалов для увеличения эффективности фотоэлементов

Университет ТвентеИсследователи из голландского университета Твенте разработали фотонокристалл с наноструктурами, которые отражают удивительно широкий диапазон цветов света при любых углах падения. Это позволяет использовать такой материал в качестве отражателя на обратной стороне солнечных батарей, что послужит дальнейшему повышению их эффективности.

Эффективность фотоэлемента зависит от того, сколько улавливается и поглощается падающего на него света. Эффективность может быть дополнительно увеличена за счет использования отражателя. Он отражает непоглощенный свет и возвращает его обратно на фотоэлемент, сообщили ученые из Университета Твенте в среду.

Из-за формы фотоэлемента поглощается не весь солнечный свет, и, таким образом, некоторая часть остается неиспользованной. Поэтому, по мнению исследователей, всенаправленное зеркальное отражение необходимо, чтобы отражать свет всех частот (цветов), а также под любым углом.

До сих пор существовали два типа такого зеркала — металлический и диэлектрический. Хотя первый тип и обладает всенаправленными свойствами в широком диапазоне цветов, однако на оптических частотах мощность снижается. Диэлектрическое зеркало в свою очередь, отражает видимый спектр света под определенным углом, но требует толстых структур.

Однако, в случае диэлектрического зеркала решением проблемы мог бы стать трехмерный фотонный кристалл. Еще в 1980-х годах существовало предположение, что наноструктуры обладают так называемой фотонной запрещенной зоной (photonic band gap), в которой световые волны не могут распространяться. Ранее исследователи исходили из того, что наноструктуры могут отражать лишь небольшую часть оптических частот. Кроме того, не было никаких доказательств всенаправленного поведения наноструктур, говорится далее.

Команда физиков и математиков из голландского университета Твенте исследовала фотонные кристаллы с так называемой структурой поленницы (woodpile). Эти кристаллы состоят из регулярно расположенных пор, которые проходят в двух перпендикулярных направлениях в кремниевой пластине. «Их кристаллическая структура при этом аналогична кристаллической структуре алмазов», говорит принимавший участие в исследовании докторант Das Devashish.

При дальнейших расчетах степени отражения этих алмазоподобных кубических кристаллов ученые обнаружили, что даже очень тонкие, инверсивные «woodpiles» отражают много цветов света, а поглощения света остается крайне низким, сказал Devashish. «Это делает их подходящим кандидатом для использования в качестве отражателя в фотоэлементах.» По мнению исследователей, с помощью наноструктуры возможно достижения степени отражения в 99,99%. Подробное описание исследования и результаты были опубликованы в конце апреля в журнале Physical Review B.

 

Источник: https://www.pv-magazine.de/2017/05/03/rueckreflektor-materialien-bieten-grosses-potenzial-fuer-solarzellen/

Контакты

ул.Космонавтов 81/6, г.Николаев, Украина
+38 (067) 512 33 83
nfo@sunnik.com.ua
sunnik
sunnik