Ряды синих солнечных модулей, которые усеивают ландшафты и крыши, как правило, сделаны из кристаллического кремния, рабочей лошадки практически в каждом электронном устройстве.
В солнечной технологии теллурид кадмия может заменить кремний.
За последнее десятилетие исследователи из Колорадского государственного университета (CSU) первыми начали проводить исследования, направленные на повышение производительности и стоимости солнечной энергии путем производства и испытания новых материалов, выходящих за рамки возможностей кремния. Они сосредоточены на материале, который обещает заменить кремний: теллурид кадмия.
В сотрудничестве с коллегами из Университета Лафборо в Великобритании исследователи из Центра фотогальваники нового поколения CSU совершили решающий прорыв в том, как можно улучшить характеристики тонкопленочных солнечных элементов с теллуридом кадмия за счет добавления селена.
Результаты исследования опубликованы в журнале «Nature Energy».
«Наш отчет идет до фундаментального понимания того, что происходит, когда мы легируем селен с образованием теллурида кадмия», - сказал Курт Барт, директор Центра фотоэлектрических систем нового поколения и доцент кафедры машиностроения.
До сих пор не было ясно, почему добавление селена достигло рекордного КПД солнечного элемента из теллурида кадмия, значительно превышающего 22 процентов.
Вместе с сотрудниками CSU WS Sampath и Amit Munshi, Barth и международная команда разрешили эту загадку. Их эксперименты показали, что селен преодолевает влияние атомных дефектов в кристаллах теллурида кадмия, открывая новый путь для широко распространенной, более дешевой солнечной энергии.
В тонких пленках теллурида кадмия, созданных командой CSU в лаборатории, используется меньше материала 100, чем в обычных кремниевых солнечных элементах.
Поэтому их легче производить и поглощать солнечный свет практически на идеальной длине волны. Электроэнергия, вырабатываемая фотоэлектрическими элементами на основе теллурида кадмия, является наиболее рентабельной в солнечной промышленности и снижает потребление ископаемого топлива во многих частях мира.
Согласно отчету, электроны, генерируемые при попадании солнечного света на обесцвеченную солнечную панель, реже попадают в ловушку и теряются в дефектах материала.
Эти дефекты возникают при росте на границах между кристаллическими зернами. Это увеличивает количество энергии, получаемой от каждого солнечного элемента.
Работая с материалами, произведенными в CSU, используя передовые методы осаждения, команда обнаружила это неожиданное поведение, когда зарегистрировала, сколько света испускается селеносодержащими солнечными модулями.
Поскольку селен распределен неравномерно по всем модулям, они сравнили люминесценцию от областей, в которых было мало селена или нет его, с областями, где селен был очень концентрированным.
«Хороший, безупречный материал солнечных элементов очень эффективен при излучении света и, следовательно, люминесценции», - сказал Том Фидуция, ведущий автор отчета об исследовании и аспирант Университета Лафборо, в сотрудничестве с профессором Майклом Уоллсом.
«Это поразительно ясно, когда вы видите из данных, что регионы, богатые селеном, сияют намного ярче, чем чистый теллурид кадмия. Эффект очень сильный. "
Национальный научный фонд поддерживает работу «Фотогальванического центра нового поколения» с 2009 года.
Источник: Электроника Информация
