Органические примеси для повышения эффективности солнечных батарей

Исследователи из Университета Флориды в городе Гейнсвилл добились более высоко эффективности солнечных элементов на основе графена, добавив в материал органические примеси. При этом эффективность преобразования солнечной энергии увеличилась в четыре раза, по сравнению с обычными элементами.

Воспользовавшись хорошими электрическими свойствами перспективного материала графена, американские ученые решили добавить в него еще и органические примеси. Результат превысил все ожидания, солнечные элементы с использованием нового материала стали в четыре раза эффективнее, показатель электрической эффективности вырос с 1,9 % до 8,6 %.

Благодаря органическим добавкам материал стал более прозрачным для солнечного света, а также снизилось его электрическое сопротивление. В солнечных элементах на основе графена слой этого материала находится над кремниевой пластиной. Область между ними (электрический переход) называется переходом Шоттки. Это наиболее простое соединение графена и полупроводника для генерации электрического напряжения. При освещении такого элемента солнечным светом в обоих материалах генерируются заряженные частицы разных потенциалов (электроны и дырки). Благодаря переходу Шоттки они разделяются и скапливаются на противоположно заряженных концах этих материалов. Возникает разность потенциалов, а при подключении к элементу нагрузки – электрический ток.

Американские же ученые немного совершенствовали одну из составляющих солнечного элемента – графеновую пластину. Благодаря уменьшению ее электрического сопротивления при той же освещенности получилась значительно большая генерация электронов и дырок, а следовательно и большая разность потенциалов (напряжение) на краях материалов.

Ученые уверены, что их разработка в дальнейшем приведет к созданию значительно более энергоэффективных солнечных батарей, чем те, которые разрабатываются сегодня. К тому же можно экспериментировать и с самими добавками, чтобы еще больше улучшать свойства используемых материалов и добиться возможности замены достаточно дорогого кремния на более дешевый элемент.