Для солнечных ячеек с нанорельефом поверхности достигнута эффективность 18,2%

Для уменьшения потерь из-за отражения света от поверхности солнечных ячеек их производители обычно покрывают их одним или двумя антирефлективными слоями, что заметно повышает себестоимость таких батарей.

В Национальной лаборатории возобновляемой энергии (National Renewable Energy Laboratory, NREL) Министерства энергетики США разработан способ обработки поверхности фотоячеек, заключающийся в создании мельчайших углублений в кремниевой пластине. Размеры отверстий меньше длины волны падающего света, что препятствует отражению солнечного излучения.

Ученые NREL в более ранних работах уже продемонстрировали, что их наноструктуры противодействуют отражению эффективнее, чем лучшие антирефлективные покрытия. Однако до сих пор они не могли ответить, почему увеличенная таким образом площадь поверхности уменьшает напряжение и ток, генерируемые ячейками.

Новые эксперименты, описанные в статье для веб-сайта Nature Nanotechnology, продемонстрировали, что в большинстве солнечных ячеек с наноструктурой ограничение сбора фотонов происходит в первую очередь, вследствие процесса, называемого рекомбинацией Оже (Auger). Ученые сделали вывод, что такая рекомбинация возникает, если на поверхность наноструктуры выходит слишком много дефектов легирования.

Приобретенное понимание физики явления позволило найти способ подавления рекомбинации Оже — применив более легкое и неглубокое легирование. Дополнив это сглаживанием формы нанотекстуры ученые получили ячейку с кпд преобразования 18,2% и практически равномерной спектральной характеристикой поглощения для всего диапазона солнечного излучения.

Следующим шагом ученые видят промышленное внедрение и увеличение эффективности преобразования до 20 и более процентов. Кроме того, они рассчитывают добиться снижения толщины ячеек, что приведет к экономии полупроводникового материала и снижению стоимости конечных продуктов.

Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI