Ученые продолжают эксперименты по созданию как можно более тонкого и гибкого солнечного элемента, который можно будет использовать в носимых устройствах и датчиках, авиации и электромобилях. Кремний для этого не подходит — он слишком тяжелый, жесткий и массивный. Специалисты из Стэнфорда изобрели новый, сверхтонкий материал с рекордной эффективностью, взяв за основу дихалькогениды переходных металлов (TMD). Их преимущество состоит в способности абсорбировать солнечное излучение определенного спектра, который недоступен другим фотогальваническим материалам.
«Представьте себе дрон, который питается солнечной энергией от панелей, которые в 15 раз тоньше листа бумаги, — сказал Куша Нассири Назиф, соавтор исследования. — Это обещают материалы TMD».
Однако, несмотря на большой потенциал, TMD пока не могут преобразовать больше 2% поглощенного солнечного света в электричество, тогда как для кремния этот показатель приближается к 30%, пишет Stanford News. Новый прототип, созданный в Стэндфордском университете, достиг 5,1% производительности. При этом авторы изобретения уверены, что путем оптической и электрической оптимизации способны добиться 27%.
Более того, прототип показал в 100 раз большую удельную мощность, чем любой другой фотоэлемент из TMD, созданный на сегодня. Эта характеристика важна для всего, что движется: дронов, электромобилей, самолетов и спутников. Прототип выдал 4,4 ватта на грамм, что на уровне современных тонкопленочных солнечных элементов.
Однако наибольшее достижение ученых — толщина фотоэлемента, которая составляет всего несколько сотен нанометров. Прототип состоит из селенида вольфрама и золотых контактов, расположенных на слое графена толщиной в один атом. Все это находится между гибким полимером и антиотражающей оболочкой, которая повышает абсорбцию света. В полной сборке толщина фотоэлемента менее шести микрон — примерно как тонкий мешок для мусора. Если сложить вместе 15 таких слоев, получится толщина бумаги.
Ученые из Швеции и Китая совершили двойной прорыв в создании органических фотоэлементов, которые будут долговечны, эффективны и дешевы в производстве. Им удалось создать солнечный модуль площадью 36 кв. см с КПД выше 14%, что считается пределом для элементов больше 20 кв. см.
