Ученые создали гибкие солнечные элементы на основе кремния, которые тоньше бумаги

Ученые из Университета науки и технологий Цзянсу в Китае разработали солнечные батареи на основе кремния, которвы тоньше листа бумаги. Солнечные элементы на основе кремния широко используются для получения более устойчивой солнечной энергии. За последние несколько десятилетий стоимость производства солнечных элементов постоянно снижалась, что облегчило их масштабное развертывание.

Однако эта технология ограничена такими факторами, как наземные солнечные фермы, в которых используются плоские и жесткие панели. Области применения, такие как помещения, в которых используются изогнутые поверхности, остались за пределами применения солнечных элементов на основе кремния и вместо этого используются более дорогие технологии.

Солнечные элементы, изготовленные из кристаллического кремния, имеют в своей конструкции структуру «сэндвич», где подложка или средний слой составляют большую часть толщины элемента. Попытки сделать эти кремниевые элементы более гибкими дали положительные результаты, исследователям из Шанхайского института микросистем и информационных технологий, удалось создать солнечные элементы толщиной всего 60 микрометров - примерно как толщина человеческого волоса.

Исследователи из JUST пошли на шаг вперед и создали кремниевые элементы толщиной всего 50 микрометров, что тоньше листа бумаги формата А4. Однако, в отличие от бумаги, кремниевые элементы нельзя сложить, а можно согнуть в рулон, что полезно при их размещении на спутниках и других космических объектах.

Утончение кремниевых ячеек имеет еще одно преимущество. При производстве таких солнечных элементов используется меньше материала, а также снижается вес и стоимость их установки. Однако есть и недостаток, солнечные элементы теряют эффективность преобразования энергии.

Потеря эффективности преобразования энергии (PCE) также является основной причиной того, что более тонкие кремниевые элементы до сих пор не получили широкого распространения. Для облегчения использования гибких солнечных элементов требуется нечто большее, чем просто уменьшение толщины до 50 микрометров. В предыдущих попытках гибкие кремниевые элементы толщиной менее 150 микрометров обеспечивали PCE до 24,7 %.

PCE более тонких ячеек необходимо будет поддерживать примерно на этом уровне, чтобы солнечные элементы были эффективными. Однако вместо этого исследователям удалось повысить PCE до уровня выше 26 % для всех изготовленных ими клеток, толщина которых варьировалась от 50 до 130 микрометров.

Поскольку кремниевые элементы можно согнуть до любой кривизны, исследователи уверены, что они могут использоваться в широком спектре устройств, таких как дроны, дирижабли и носимые интеллектуальные устройства. В настоящее время команда сосредоточена на разработке портативных, гибких солнечных элементов, которые можно свернуть.