В полтора раза возрос КПД солнечных батарей из недорогих, распространенных и легкодоступных химических элементов.

Корпорация IBM объявила о создании модуля солнечной батареи, у которого основной слой, поглощающий большую часть света для преобразования в электрический ток, полностью состоит из соединения распространенных и легкодоступных химических элементов.

При этом удалось установить новый мировой рекорд эффективности (КПД) солнечных батарей данного типа.

Новый солнечный элемент, содержащий медь (Cu), олово (Sn), цинк (Zn), серу (S) и/или селен (Se), имеет коэффициент полезного действия (конверсии световой солнечной энергии в электрический ток) 9,6%, что на 40% выше предыдущего показателя, достигнутого для данного набора элементов.

«Энергия, которую можно получить из излучения Солнца, поступающего на Землю в течение часа, превышает энергию, которую планета потребляет за год, однако вклад солнечной энергетики в общемировую систему снабжения электроэнергией составляет в настоящее время менее 0,1%, прежде всего из-за высокой стоимости, — пояснил доктор Дэвид Митци (David Mitzi), возглавлявший исследовательскую группу. — Поиск путей создания технологии солнечных батарей, которая по затратам в расчете на ватт сопоставима с традиционными способами выработки электроэнергии, и которая обладает потенциалом выхода на «тераваттный» уровень, стал главным направлением наших исследований, приблизившим нас к окончательному успешному решению проблемы».

Ученые IBM описали свое достижение в области тонкоплёночной фотогальванической технологии в статье, опубликованной на этой неделе в журнале Advanced Materials, особо отметив потенциальные возможности солнечной энергетики по выработке дешевой электроэнергии в коммерческих масштабах.

Разработанный исследователями солнечный элемент также отличает от его предшественников то, что он был создан с использованием комбинации решений и подходов, основанных на наночастицах – в отличие от популярного, но дорогостоящего вакуумного метода.

Технологические изменения позволят, как ожидается, значительно уменьшить производственные затраты, поскольку эти изменения согласуются с передовыми методами нанесения светопоглощающих слоев – такими как печать, покрытие, наносимое окунанием (погружением) и распылением, литье пленки – которые характеризуются высокой производительностью и высоким коэффициентом использования материалов.

Существующие в настоящее время тонкопленочные панели солнечных элементов, основанные на сложных полупроводниках, демонстрируют коэффициент полезного действия на уровне 9-11%. В этих элементах наиболее часто применяются два дорогостоящих химических соединения – селенид меди индия и галлия (copper indium gallium selenide) и теллурид кадмия (cadmium telluride).

Для экономичных солнечных панелей на основе соединений широко распространенных на Земле химических элементов и не содержащих индия, галлия или кадмия, ранее не удавалось превысить барьер КПД в 6,7%. Теперь этот порог возрос почти в полтора раза - до 9,6%.

Компания IBM не планирует самостоятельно выпускать солнечные батареи, но она открыта для партнерства с производителями солнечных элементов и готова продемонстрировать свои инновационные технологии.