Тонкий слой прозрачного пластика или стекла, так называемый полихромат, интегрированный в стеклянное покрытие солнечной батареи, может увеличить ее общую эффективность более чем в полтора раза. Сконструировавшие его инженеры Университата штата Юта уверяют, что полихромат также может улучшить эффективность использования энергии экранами сотовых телефонов и качество съемки цифровыми камерами в условиях плохого освещения.

Обычные солнечные элементы способны эффективно поглощать фотоны лишь в узком диапазоне длин волн. Энергия света за пределами этой полосы не поглощается или превращается вместо электричества в бесполезно рассеивающееся тепло. Из-за этого возможности солнечных батарей по преобразованию фотонов в электричество ограничиваются теоретическим пределом порядка 33,5% (предел Шокли-Квейссера).

Полихромат разделяет цвета подобно призме и может направлять каждый из них на оптимальный для его поглощения солнечный элемент.

Опытное фотоэлектрическое устройство состояло из двух светопоглощающих слоев: фосфида индия галлия для видимого, и арсенида галлия для инфракрасного излучения. Установив на пути света свой полихромат сотрудники университета зарегистрировали рост эффективности солнечной батареи на 16%. Кроме того, компьютерное моделирование для солнечного элемента, состоящего из восьми слоев разных поглотителей показывает прирост эффективности свыше 50% из-за применения полихромата.

Использовавшийся в эксперименте прототип габаритами 50х10 мм с канавками шириной 3 мкм, на которых происходила сортировка падающего света, был изготовлен методом фотолитографии. В промышленных условиях его гораздо дешевле будет производить, подобно DVD-дискам, матричной печатью на поликарбонате.

Это изобретение, описанное в журнале Progress in Photovoltaics: Research and Applications, по мнению его авторов, в следующие 5-10 лет приведет к появлению высокоэффективных и доступных солнечных батарей. Изучением других потенциальных областей применения полихромата – в мобильных дисплеях и цифровых камерах – займется основанный при университете стартап PointSpectrum Corporation.

Новый оптический элемент улучшает эффективность солнечных батарей