Исследователи из Университета штата Айова и Ames Laboratory разработали процесс, позволяющий создавать тонкий и равномерный слой на текстурированных подложках, что повышает эффективность полимерных солнечных элементов за счет улучшения поглощения света.
«Наша технология использует схему захвата света», – сказал Sumit Chaudhary, доцент кафедры электротехники и вычислительной техники университета и сотрудник департамента энергетики США Ames Laboratory. – «И, таким образом, эффективность солнечных батарей улучшена на 20 процентов».
По словам Chaudhary, ключом к повышению эффективности солнечных элементов из гибкого, легкого и простого в производстве полимера, являлось создание образца текстурированной подложки, которая позволила бы осаждать равномерный тонкий слой, поглощающий свет даже на поверхности с долинами и гребнями с плоской вершиной, высоты которых меньше миллионной доли метра.
По его словам, в результате полимерные солнечные элементы захватывают больше света с этих гребней, в том числе свет, который отражается от одного гребня на другой. Эти ячейки обеспечивают также хорошую электропроводность тонкого равномерного поглощающего слоя.
«Испытания показали, что эффективность преобразования энергии таких элементов, по сравнению с плоскими нетекстурированными полимерными солнечными батареями, выше на 20 процентов», – сказал Chaudhary. – «Проведенные тесты показали также, что при облучении новых ячеек светом красного и инфракрасного диапазона, их эффективность выше на 100 процентов по сравнению с плоскими ячейками».
«Идея повышения производительности полимерных солнечных элементов с использованием текстурированных подложек не нова», – сказал также Chaudhary. – «Технология широко используется в традиционных солнечных элементах на основе кремния».
Предыдущие попытки использовать текстурированные подложки в полимерных солнечных элементах не удались, поскольку они требовало дополнительных операций обработки и технологически сложных покрытий. Предпринимались попытки производства поглощающего свет слоя с воздушными зазорами или слишком тонкого слоя по гребням и слишком толстого слоя в долинах. В результате, потери зарядов и короткие замыкания в долинах и на гребнях приводили к низкой производительности солнечной ячейки.
«Но, получив текстурированную подложку и сумев нанести на нее покрытие, мы решили эти проблемы, и можем получать из полимерных ячеек больше энергии», – сказал Nalwa.
Исследовательский фонд Университета подал патент на технологию изготовления подложки и ее покрытия и работает над тем, чтобы лицензировать эту технологию для производителей солнечных батарей.
«Может мы использовали и старые идеи», – сказал Chaudhary, – «но успешно реализовать их в полимерных солнечных элементах никому прежде не удавалось».
Исследователи из Университета штата Айова и Ames Laboratory разработали процесс, позволяющий создавать тонкий и равномерный слой на текстурированных подложках, что повышает эффективность полимерных солнечных элементов за счет улучшения поглощения света.
«Наша технология использует схему захвата света», – сказал Sumit Chaudhary, доцент кафедры электротехники и вычислительной техники университета и сотрудник департамента энергетики США Ames Laboratory. – «И, таким образом, эффективность солнечных батарей улучшена на 20 процентов».
По словам Chaudhary, ключом к повышению эффективности солнечных элементов из гибкого, легкого и простого в производстве полимера, являлось создание образца текстурированной подложки, которая позволила бы осаждать равномерный тонкий слой, поглощающий свет даже на поверхности с долинами и гребнями с плоской вершиной, высоты которых меньше миллионной доли метра.
По его словам, в результате полимерные солнечные элементы захватывают больше света с этих гребней, в том числе свет, который отражается от одного гребня на другой. Эти ячейки обеспечивают также хорошую электропроводность тонкого равномерного поглощающего слоя.
«Испытания показали, что эффективность преобразования энергии таких элементов, по сравнению с плоскими нетекстурированными полимерными солнечными батареями, выше на 20 процентов», – сказал Chaudhary. – «Проведенные тесты показали также, что при облучении новых ячеек светом красного и инфракрасного диапазона, их эффективность выше на 100 процентов по сравнению с плоскими ячейками».
«Идея повышения производительности полимерных солнечных элементов с использованием текстурированных подложек не нова», – сказал также Chaudhary. – «Технология широко используется в традиционных солнечных элементах на основе кремния».
Предыдущие попытки использовать текстурированные подложки в полимерных солнечных элементах не удались, поскольку они требовало дополнительных операций обработки и технологически сложных покрытий. Предпринимались попытки производства поглощающего свет слоя с воздушными зазорами или слишком тонкого слоя по гребням и слишком толстого слоя в долинах. В результате, потери зарядов и короткие замыкания в долинах и на гребнях приводили к низкой производительности солнечной ячейки.
«Но, получив текстурированную подложку и сумев нанести на нее покрытие, мы решили эти проблемы, и можем получать из полимерных ячеек больше энергии», – сказал Nalwa.
Исследовательский фонд Университета подал патент на технологию изготовления подложки и ее покрытия и работает над тем, чтобы лицензировать эту технологию для производителей солнечных батарей.
«Может мы использовали и старые идеи», – сказал Chaudhary, – «но успешно реализовать их в полимерных солнечных элементах никому прежде не удавалось».
solardaily.com
Перевод: Андрей Гаврилюк по заказу РадиоЛоцман
На английском языке: Fabricating More Efficient Polymer Solar Cells