Підвищення ефективності сонячних батарей за допомогою 3D наноструктур Автор: Andriy · Опубліковано: 23.03.2010 12:29 · Розділ: Нові технології

(а) - Розроблена багатошарова структура, що включає в себе масивнаностійок, що підвищують ефективність перетворення світлової енергії в електричну (б) - Зображення експериментальної сонячної батареї, побудованої за таким принципом. Фото взято з сайту sci-lib.com
(а) - Розроблена багатошарова структура, що включає в себе масивнаностійок, що підвищують ефективність перетворення світлової енергії в електричну (б) - Зображення експериментальної сонячної батареї, побудованої за таким принципом. Фото взято з сайту sci-lib.com

Останні успіхи вчених з University of California (США) у створенні масивів «наностійок» дозволять значно підвищити ефективність сонячних комірок при досить невисокій вартості їх виробництва.

Ефективні з точки зору вартості виробництва й експлуатації нові технології - це ключ до подальшого поширення сонячних батарей, які дозволяють виробляти великі обсяги екологічно чистої енергії.

Існуючі на сьогоднішній день плоскі кристалічні комірки можуть перетворювати сонячну енергію досить ефективно, але вартість їх виробництва при цьому поки вкрай висока. З іншого боку, органічні та неорганічні напівпровідникові тонкі плівки мають низьку вартість виготовлення, але не можуть похвалитися ефективністю енергетичних перетворень. Один з виходів з цього замкнутого кола - це використання вирощуваних нанооб'єктів, які при невисокій вартості виробництва можуть мати задану кристалічну структуру. Крім того, наноструктури можуть володіти специфічними оптичними та електричними властивостями, що забезпечують більш широкий спектр поглинання фотонів, що природним чином підвищить ймовірність поглинання енергії. Таким чином, наноструктури швидше за все стануть основою для сонячних батарей наступного покоління.

Раніше вже проводилися масштабні дослідження з застосування таких наноструктурованих матеріалів, як масиви нанопроводів з кремнію або арсеніду галію. Незважаючи на те, що ці матеріали вже використовуються для створення високопродуктивних плоских сонячних комірок, вони мають досить високу швидкість поверхневої рекомбінації електронів, вибитих за рахунок фотоемісії. Тому їх не можна назвати ідеальними для створення фотовольточних пристроїв.

Замість цього група вчених з University of California (США) запропонувала використовувати вертикально-орієнтовані масиви впорядкованих нанопроводів або «наностійок» сульфіду кадмію, закріплених за допомогою тонкої плівки з теллуріду кадмію. Комбінація матеріалів, що використовуються в даному випадку має досить низьку швидкість поверхневої рекомбінації зарядів. При цьому наноструктура дозволяє істотно підвищити площу поверхні, тобто ефективність перетворення енергії світла в електрику.

Ключовим фактором у цьому досягненні була розроблена вченими методика керованого зростання впорядкованих нанопроводів або наностійок на алюмінієвій фользі. Переваги такої структури очевидні як з оптичної, так і з електричної точок зору. Світло, що проходить через тривимірну наноструктуру, піддається розсіюванню, тобто підвищується ефективна довжина шляху фотонів у сонячній комірці і, відповідно, імовірність їх поглинання. Також тривимірна структура ефективно пригнічує відображення. Ще на етапі проектування, можуть бути розраховані комірки з такими параметрами, які забезпечують максимальне поглинання світлової енергії потрібного діапазону, що надходить, адже на етапі зростання масиву нанопроводів можна контролювати як їх розташування один щодо одного, так і характеристики кожного окремого нанопроводу (довжину, товщину, форму). Якщо масив нанопроводів помістити на гнучку полімеризовану основу, сонячні комірки будуть гнучкими, як показано на ілюстрації до даного матеріалу. При цьому в результаті згину комірка не втрачає своїх корисних властивостей (спостерігається лише незначне зниження ефективності при зменшенні радіусу згину).

Дослідницька група планує продовжити вивчення наноструктур для їх ефективного застосування в фотовольтиці. У першу чергу, вчені будуть розширювати набір матеріалів, які можуть бути використані у виробництві. По-друге, активно йде процес оптимізації параметрів пристроїв.

Джерело sci-lib.com


Інші новини розділу

  • Цікаві факти про компресор

    Цікаві факти про компресор · Jane Holiday · 19.05.2017 12:02

    Компресор – це енергетична машина чи пристрій для підвищення тиску (стискання) та переміщення газоподібних речовин. «Батьком» компресора був насос, він винайдений тисячу років тому. Зараз вони використовуються в найрізноманітніших галузях промисловості.


  • Стиснене повітря - новий спосіб збереження енергії

    Стиснене повітря - новий спосіб збереження енергії · kseniya_www · 15.04.2017 21:14

    Канадська компанія Hydrostor розробила нову систему зберігання енергії на основі стисненого повітря, яка дешевша літій-іонних акумуляторних батарей, а також не використовує природний газ, як це роблять інші системи такого типу.


  • 2017: найочікуваніші гаджети

    2017: найочікуваніші гаджети · Anastasia · 16.01.2017 10:19

    Минулий рік не відзначився революційними новинками у сфері широкого вжитку. Прозорі чи гнучкі смартфони не з’явилися на ринку, а гаджети, які працюють за допомогою безпровідної зарядки акумулятора, без сумніву потрібно вдосконалювати. Також відкритим залишається питання про заряд звичних акумуляторів, які при інтенсивному використанні смартфону працюють не більше одного дня. До вашої уваги підбірка апаратів, які будуть конкурувати на ринку і зацікавлять суспільство у 2017.


  • Найкращі технологічні новинки 2016

    Найкращі технологічні новинки 2016 · Anastasia · 09.01.2017 13:35

    Минулий рік видався багатим на техно-новинки в сфері віртуальної реальності та використання дронів. Не менш важливим є представлення концепту «сонячного даху», що у майбутньому дасть можливість позбавитися електроенергії. Інтенсивність розвитку саме цих відгалужень зумовлена в першу чергу потребою людства у збереженні екологічної системи нашої планети.


  • Як вибрати праску?

    Як вибрати праску? · Anastasia · 04.01.2017 17:06

    Вдома ми користуємося багатьма гаджетами, які спрощують нам життя і допомагають виглядати на всі сто. Тому при виборі праски для домашнього вжитку ще в магазині слід звертати увагу на такі дрібниці як поверхня, якість ручки та допоміжні деталі. Далі декілька корисних порад, щоб обрати найоптимальніший варіант за співвідношенням ціна - якість.