Кристалічний кремній, завдяки високому ККД та стабільності, вже давно став основним матеріалом для виробництва сонячних панелей. Команда корейських фахівців додала їм одну незвичну властивість — прозорість.
Кремній став основним матеріалом для виробництва сонячних елементів ще в 50-х роках минулого століття, причому цей матеріал забезпечує найвищу ефективність перетворення сонячної енергії та стабільність у порівнянні з альтернативними матеріалами. Єдине, чого не має кремній — це прозорість. Але вчені з Національного інституту науки та технологій Ульсана та Корейського університету впевнені, що вони знайшли спосіб обійти це обмеження за допомогою нової технології.
Прозорі сонячні елементи могли б відкрити для нас нові варіанти отримання чистої відновлюваної енергії — ними можна було б замінити скло у вікнах хмарочосів, покрити дахи автомобілів або екрани смартфонів. У прагненні домогтися цього, корейські вчені перепробували багато різних матеріалів для виготовлення сонячних панелей, навіть жертвуючи при цьому їх ефективністю, терміном служби та стабільністю. Однак знайдене ними рішення, виявилося набагато простіше та вигідніше.
«Члени моєї команди прийшли до висновку, що кристалічний кремній — найкращий матеріал для розробки сонячного елемента з високою ефективністю, стабільністю та нейтрального кольору, схожим на скло, — пояснює Се Квон Юн, один з керівників дослідження. - Спочатку ми думали, що це була божевільна витівка. Проблема полягала в тому, що кристалічний кремній непрозорий, так що ніхто до нас не намагався отримати прозорий кристалічний кремній з нейтральними кольорами».
Щоб домогтися прозорості, Юн та його команда вирішили пробити в фотоелементі крихітні отвори завтовшки в людську волосину. Дірки розташовані в заданому порядку та невидимі людському оку, але не погіршують ККД та стабільність елемента. Випробування показали, що такий фотоелемент зберігає продуктивність на рівні 12,2%. Це, звичайно, набагато гірше 20% - 25% непрозорих сонячних фотоелементів, але краще, ніж у багатьох прозорих зразків з інших матеріалів.
Команда встановила розроблену сонячну батарею замість вікна. Зазвичай, коли подібні фотоелементи ставлять вертикально, то промені світла, падаючи під пологим кутом, призводять до спаду генерації енергії приблизно на 30%. З новими «дірявими» кремнієвими елементами такого спаду не зафіксовано — під час випробування продуктивність знизилася менш ніж на 4%.
Тепер вчені мають намір виготовити більшу версію сонячного елемента та домогтися ККД у 15%. За їх словами, процес виготовлення нових прозорих сонячних батарей не зажадає переобладнання виробничих ліній, так що у розробки є величезні комерційні перспективи.
Нагадаємо, що зовсім недавно, вчені з Університету імені Бен-Гуріона в Негеві розробили технологію самоочищення сонячних батарей, запозичивши ідею у квітки лотоса, а дослідники з Шанхайського транспортного університету та Гонконгського політехнічного університету створили фотоелектричну плитку для мощення тротуарів та велосипедних доріжок.
За матеріалами: New Atlas
