06.07.2019
Многопереходные солнечные элементы являются одновременно наиболее эффективным типом солнечных элементов на рынке и самым дорогим типом в производстве. Исследователи из Университета Северной Каролины подробно описывают новый подход к созданию многопереходных солнечных элементов с использованием готовых компонентов. Это делает высокоэффективные солнечные элементы более дешевыми и доступными, для использования в различных приложениях.
Многопереходные или многоярусные солнечные фотоэлементы в настоящее время являются наиболее эффективными на рынке, преобразуя до 45% солнечной энергии, которую они поглощают, в электричество. Их ячейки построены путем укладки полупроводников с разными зонами друг на друга, что позволяет ячейке поглощать солнечные лучи различной длины. Но они гораздо дороже в производстве, чем менее эффективные тонкие солнечные пленки.
«Наша цель - создание высокоэффективных солнечных элементов по разумной цене. Тонкие солнечные элементы на основе кремния очень популярны, потому что эффективность материала составляет около 20%, а стоимость элементов составляет примерно 1/10 от стоимости многопереходного солнечного элемента. Другие недорогие, менее эффективные материалы также приобретают популярность. Мы могли бы создать сложенные солнечные элементы, используя существующую технологию. Так мы будем на пути к достижению нашей цели» - говорит Сала Бедэйр, заслуженный профессор электротехники и вычислительной техники в штате Северная Каролина и ведущий автор исследования.
Нельзя просто сложить разные солнечные элементы друг на друга - разные материалы структурно несовместимы, и поэтому заряды не могут проходить через них для сбора. Для решения этой проблемы в современных многопереходных солнечных элементах используются сильно легированные металлы, для создания туннельного перехода между различными слоями. Это значительно повышает стоимость, и обеспечивает сложность создания многопереходного солнечного элемента.
Бедэйр и его команда разработали более простой подход, используя интерметаллические соединения для соединения солнечных элементов, изготовленных из различных материалов. В качестве подтверждения своей концепции, команда установила готовый солнечный элемент на основе арсенида галлия поверх кремниевого солнечного элемента.
«В многопереходных солнечных элементах туннельный переход обеспечивает электрическое соединение, выступая в качестве соединения металл-металл. В нашей системе индий служит кратчайшим путем к этому. Существующие металлические контакты отдельных ячеек покрыты пленками индия. Пленки индия легко сцепляются при комнатной температуре при низком давлении. В результате получается солнечный модуль, состоящая из двух элементов. Различные материалы, которые механически сложены и электрически связаны.
С помощью этой технологии мы можем использовать преимущества недорогих готовых решений без необходимости разрабатывать все новые технологии. Производители могут просто слегка подправить свои существующие продукты, чтобы повысить их эффективность в многопереходных солнечных элементах, вместо того, чтобы создавать новые продукты» - добавляет Бедаир.