Черный кремний повысит эффективность солнечных элементов

Исследователи из института Фраунгофера открыли технологию создания солнечных элементов, которая позволит более эффективно превращать энергию солнечного света в электрический ток. Новая технология должна сыграть очень важную роль в продвижении альтернативных источников энергии, а именно солнечных электростанций.

Исходя из теории работы солнечной батареи, фотоны света, попадая на поверхность батареи, соприкасаются с проводником. При этом высвобождаются электроны, которые собственно и создают электрический ток. Однако есть одно «но». Не вся энергия света превращается в электрическую. Солнечная батарея может «принять» свет только в определенном промежутке длин волн. Все остальное используется впустую. Неизрасходованная энергия преобразуется в паразитную тепловую энергию. Чтобы повысить энергетическую эффективность солнечного элемента нужно как можно больше расширить рабочий промежуток длин волн.

Так вот исследователи из института Фраунгофера задались целью добиться более эффективного использования света в инфракрасном диапазоне длин волн. Для создания нового солнечного элемента они использовали так называемый «черный кремний». Этот материал производится с использованием высокоточных лазерных установок. В результате в кристаллической решетке кремния образуются атомы серы, которые позволяют полупроводнику принимать энергию волн в инфракрасном диапазоне.

Однако обычный черный кремний наряду с тем, что эффективно поглощает инфракрасные фотоны, так же просто их и теряет. Исследователи, чтобы решить эту проблему, немного изменили технологию производства кремния. Они изменили интенсивность и характер лазерных импульсов, что в свою очередь повлияло на структуру кристаллической решетки. В результате получился полупроводник, которых хорошо захватывает инфракрасные фотоны, но плохо их отдает обратно.

Прототип нового полупроводника показал свою энергетическую эффективность, которая в два раза превосходит энергетическую эффективность стандартного черного кремния. Особенность новой технологии в том, что слой черного кремния можно добавлять в уже существующие полупроводниковые солнечные батареи. Достаточно будет снять заднюю крышку и добавить новый модуль.

Сейчас исследователи работают над тем, чтобы внедрить новую технологию производства черного кремния в жизнь. Этим они предоставят возможность производителям солнечных батарей улучшать эффективность уже производимой продукции.