Материаловеды Таллиннского технологического университета (TalTech) повысили эффективность нового поколения фотоэлементов, частично заменив медь серебром в поглощающем материале.
Экономическое развитие и рост потребления энергии привели к повышенному спросу на более дешевые способы производства экологически чистых источников электроэнергии. Исследователи из TalTech занимаются разработкой таких систем – фотоэлементов с монозерновым слоем.
«Производство стандартных кремниевых устройств, начатое в 50-х гг. 20-го в., очень ресурсо- и энергоемкое. Мы сосредоточились на создании нового поколения фотоэлементов – тонкопленочных на основе полупроводников», — сказала исследователь Марит Каук-Куусик.
Фотоэлементы состоят из нескольких слоев полупроводниковых материалов. Для эффективной работы они должны хорошо поглощать свет. Кремниевые абсорберы не подходят для тонкопленочных устройств из-за неоптимальных свойств, ведущих к большой толщине. Ученые создали новые материалы, кестериты (Cu2ZnSn(Se,S)4). Помимо отличного поглощения света, они содержат распространенные, недорогие элементы: медь, цинк, олово, серу и селен. Для производства кестеритов команда использовала уникальную монозерновую порошковую технологию.
«Метод обходится дешевле более распространенных в секторе вакуумного испарения или напыления», — сказала Каук-Куусик.
Для получения порошка сырье 4 дня нагревают в специальной камере до 750°С. Затем материал промывают и просеивают. Синтезированный высококачественных микрокристаллический, монозерновой порошок используют в производстве фотоэлементов. Процесс обходится дешевле, так как не требует сложного вакуумного оборудования.
Материал состоит из уникальных микрокристаллов, формирующих параллельно соединенные миниатюрные фотоэлементы в крупный модуль, покрытый сверхтонким буферным слоем.
«Мы обнаружили, что частичная замена меди серебром повышает КПД на 2%. Это вызвано мобильностью первого металла. Замена 1% меди повысила эффективность с 6,6% до 8,7%», — сказала Каук-Куусик.
Выводы исследования опубликованы в Journal of Materials Chemistry A.
Источник: https://pronedra.ru/serebro-uluchshilo-solnechnye-batarei-s-monozernovym-sloem-434616.html