Популярные Нано Технологии

Кадры

Фотогалерея

Новости

Новые разработки в области прозрачных солнечных панелей / 21.08.2020

Источник: pnas.org

 

Американские и китайские химики создали солнечный элемент с увеличенной эффективностью и светопроницаемостью 45,7%.

 

Создание прозрачных солнечных панелей — одна из самых интересных областей современной фотовольтаики. Такие солнечные панели можно будет встраивать в окна домов и получать дополнительную электроэнергию без ущерба для внешнего вида здания и освещенности внутри.

 

Однако создать устройства, сочетающие высокую эффективность и достаточную светопроницаемость, непросто. Можно сказать, что эти параметры конкурируют друг с другом — чем больше фотонов пройдет насквозь через солнечный элемент, тем меньше фотонов поглотится в активном слое и тем меньше энергии выработает панель. Впрочем, некоего баланса достичь можно: для этого надо искать материалы с высоким коэффициентом поглощения вне видимой области спектра, а также максимально эффективно использовать энергию поглощенных фотонов.

Формулы соединений-акцепторов и соответствующие спектры поглощения.

 

Американские и китайские химики под руководством С. Форреста из Мичиганского университета сумели получить прозрачные солнечные панели с высокой эффективностью. Активный слой этих солнечных батарей представляет собой тонкую пленку смеси двух соединений — донора и акцептора. В качестве донора использовали полимер PCE-10, который практически прозрачен в видимой области спектра. Для того чтобы выбрать идеальный акцептор, ученые синтезировали и протестировали три похожих поликонденсированных гетероароматических соединения: уже использовавшийся в прозрачных элементах акцептор SBT-FIC и два похожих на него соединения А078 и А134, для которых максимум поглощения еще дальше сдвинут в ближнюю инфракрасную область. Дополнительным аргументом в пользу новых акцепторов оказалась простота их получения — это важно для стоимости будущих солнечных модулей. Синтез SBT-FIC включает в себя десять последовательных стадий, а синтез А078 и А134 — всего по шесть стадий.

 

Чтобы получить полностью прозрачный солнечный элемент, прозрачного активного слоя недостаточно. Нужно сделать светопроницаемыми оба электрода и все промежуточные вспомогательные слои.

 

Авторы изготовили катод из прозрачного проводящего оксида индия, допированного оловом (Indium Tin Oxide, ITO). Для анода протестировали два варианта — такой же прозрачный электрод из ITO и тонкий серебряный слой толщиной 16 нм. Кроме того, внешняя поверхность элемента, обращенная к солнечному свету, была покрыта антиотражающим материалом на основе фторида магния с оксидом кремния, а внутренняя, обращенная в помещение — специальным световыводящим покрытием.

 

Наилучшую эффективность — 10,8%, светопроницаемость 45,7% — продемонстрировали элементы на основе A078 с серебряным анодом, однако авторы отметили, что металлический слой придает солнечному элементу легкий зеленоватый оттенок.

 

Элементы с анодом из ITO продемонстрировали худшую эффективность 8,1%, но зато были полностью бесцветными. Для элементов на основе А134 эффективность была значительно хуже, авторы объясняют это худшей растворимостью этого соединения и более низким качеством получившихся пленок. Сравнивая прозрачные солнечные элементы, ученые вычисляют произведение двух конкурирующих параметров — эффективности и светопроницаемости. Для солнечного элемента на основе A078 этот параметр оказался равен 5,0%. Это очень заметный шаг вперед, ранее рекордным значением этого параметра было 3,9%. В дальнейшем Форрест и его коллеги планируют заняться повышением стабильности устройств — пока что в этом параметре прозрачные солнечные элементы заметно уступают традиционным кремниевым.

 


Другие новости по теме:
11.09.20 - Новый способ хранения энергии возобновляемых источников
08.09.20 - Самый маленький ядерный реактор — 23 м. в длину и 5 м. в ширину
04.09.20 - Лебедки и грузы: «гравитационная» система хранения энергии
03.09.20 - В Швеции научились хранить энергию солнечного света в молекуле
27.08.20 - Чистое топливо из «искусственных листьев»
TOP100 самых популярных
новостей
за месяц
Место Наименование Показов
1

Нанотехнологи из США и Японии разделили премию Испании

2 японских и 3 американских ученых стали лауреатами престижной премии принца Астурийского за научные и технические разработки в области нанотехнологий. Испания присудила награды японским ученым Сум

1113
2

Над Европой обнаружен радиоактивный йод - 131

Следы радиоактивного йода были обнаружены в атмосфере многих европейских стран. Источник утечки пока не определен. Йод-131 в основном используется в фармацевтике. Он является побочным продуктом

135
3

Одноколесный велосипед с электромотором (видео)

Enicycle - это моторизованный одноколесный велосипед, сконструированный изобретателем из Словении Александером Полутником (Aleksander Polutnik). Научиться ездить на этом необычном средстве передвижени

135
4

Теоретический анализ космических аппаратов с аэрографитовым солнечным парусом

  Такие аппараты могут летать внутри Солнечной системы и совершать межзвездные путешествия без дополнительной тяги.   Солнечным парусом называют приспособление, которое приводит в движе

130
5

Ученые обнаружили неизвестный ранее вирус

Способ глубокого секвенирования помог международной команде исследователей открыть новую разновидность рабдовирусов, которые вызывают заболевание бешенством у животных и людей. При этом, обнаруженный

129

Анонсы событий