Физики УрФУ повысили эффективность солнечных батарей на 10%
Физики Уральского федерального университета повысили эффективность солнечных панелей. Они добавили дополнительный конструкционный слой — наночастицы оксида гадолиния с ионами эрбия — на поверхность кремниевых ячеек и таким образом улучшили КПД. В лабораторных условиях прирост эффективности прототипа по сравнению с обычной кремниевой ячейкой составил 10%. Показатели панелей в окружающей среде — в дождь, с перепадами температуры и при других погодных условиях — ученые будут проверять до конца года. Особенности нового материала, его структура и показатели эффективности описаны в Journal of Luminescence. Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки России по программе «Приоритет–2030».
«Мы взяли за основу кремниевые солнечные элементы, так как это „классический“ вариант. У таких ячеек предел эффективности — без побочных факторов, которые ведут к потерям КПД — 29 %, — поясняет соавтор разработки, старший научный сотрудник лаборатории „Физика функциональных материалов углеродной микро- и оптоэлектроники“ УрФУ Юлия Кузнецова — Если мы говорим о многослойных (тандемных) системах, то там, в зависимости от используемых материалов, предел эффективности варьируется от 21 до 33%. Наша разработка подойдет и для кремниевых, и для других солнечных панелей. Дополнительный конструкционный слой поможет улучшить эффективность любых ячеек».
На сегодня разработки по повышению эффективности солнечных панелей ведутся по двум направлениям — расширению диапазона солнечного света, который участвует в преобразовании энергии, и снижению потерь при работе (к примеру, добавляют антиотражающее покрытие или светопоглощающие элементы, чтобы на ячейку попадало больше света). Материал физиков УрФУ расширяет спектральный диапазон работы ячеек.
«Аналогичные зарубежные разработки, конечно, существуют. Но там, как правило, используют другие материалы полупроводникового типа — перовскиты, которые на сегодня очень популярны. Мы пошли по другому направлению и используем диэлектрик. Особенность диэлектрика в том, что он эффективно поглощает ультрафиолетовое излучение (область низких длин волн, от 200 до 400 нанометров). Таким образом за счет свойств диэлектрика — эффективного поглощения именно ультрафиолетового излучения — мы и расширили диапазон и повысили эффективность. В этом и заключается особенность нашей работы. Полупроводники, в свою очередь, не столь эффективно поглощают ультрафиолет и не в полной степени используют спектральный диапазон солнечного излучения», — говорит соавтор исследований доцент кафедры редких металлов и наноматериалов УрФУ Максим Машковцев.
Физики УрФУ повысили эффективность солнечных батарей на 10%
Физики Уральского федерального университета повысили эффективность солнечных панелей. Они добавили дополнительный конструкционный слой — наночастицы оксида гадолиния с ионами эрбия — на поверхность кремниевых ячеек и таким образом улучшили КПД. В лабораторных условиях прирост эффективности прототипа по сравнению с обычной кремниевой ячейкой составил 10%. Показатели панелей в окружающей среде — в дождь, с перепадами температуры и при других погодных условиях — ученые будут проверять до конца года. Особенности нового материала, его структура и показатели эффективности описаны в Journal of Luminescence. Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки России по программе «Приоритет–2030».
«Мы взяли за основу кремниевые солнечные элементы, так как это „классический“ вариант. У таких ячеек предел эффективности — без побочных факторов, которые ведут к потерям КПД — 29 %, — поясняет соавтор разработки, старший научный сотрудник лаборатории „Физика функциональных материалов углеродной микро- и оптоэлектроники“ УрФУ Юлия Кузнецова — Если мы говорим о многослойных (тандемных) системах, то там, в зависимости от используемых материалов, предел эффективности варьируется от 21 до 33%. Наша разработка подойдет и для кремниевых, и для других солнечных панелей. Дополнительный конструкционный слой поможет улучшить эффективность любых ячеек».
На сегодня разработки по повышению эффективности солнечных панелей ведутся по двум направлениям — расширению диапазона солнечного света, который участвует в преобразовании энергии, и снижению потерь при работе (к примеру, добавляют антиотражающее покрытие или светопоглощающие элементы, чтобы на ячейку попадало больше света). Материал физиков УрФУ расширяет спектральный диапазон работы ячеек.
«Аналогичные зарубежные разработки, конечно, существуют. Но там, как правило, используют другие материалы полупроводникового типа — перовскиты, которые на сегодня очень популярны. Мы пошли по другому направлению и используем диэлектрик. Особенность диэлектрика в том, что он эффективно поглощает ультрафиолетовое излучение (область низких длин волн, от 200 до 400 нанометров). Таким образом за счет свойств диэлектрика — эффективного поглощения именно ультрафиолетового излучения — мы и расширили диапазон и повысили эффективность. В этом и заключается особенность нашей работы. Полупроводники, в свою очередь, не столь эффективно поглощают ультрафиолет и не в полной степени используют спектральный диапазон солнечного излучения», — говорит соавтор исследований доцент кафедры редких металлов и наноматериалов УрФУ Максим Машковцев.
urfu.ru