Применение кремния низкой очистки удешевит солнечные батареи

Новая технология производства солнечных элементов может уменьшить количество кремния, приходящееся на единицу площади батареи, на 90% по сравнению с сегодняшней нормой. Учитывая высокие цены на чистый кремний, это позволит сократить себестоимость солнечной энергии.

«Мы используем менее дорогое сырье и меньшие его количества», — рассказывают о своем изобретении Фредрик Мартинсен (Fredrik Martinsen) и Урсула Гибсон (Ursula Gibson) из Норвежского научно-технического университета (NTNU).

Исследователи помещали кремний в стеклянную трубку примерно 3 мм в диаметре и подвергали нагреву. При этом кремний плавился, а стекло размягчалось, что позволяло вытягивать трубку, получая тонкое стеклянное волокно с кремниевым центром. Такая процедура является модификацией известной технологии получения оптоволоконных кабелей, но физики NTNU в сотрудничестве с Университетом Клемсона (штат Южная Каролина) первыми применили подобное волокно в солнечных батареях. Активной частью этих устройств является кремниевый центр, диаметр которого составляет порядка 100 мкм.

Предложенный метод решает и еще одну проблему: для традиционных солнечных элементов необходим чистый кремний, получать который сложно и дорого.

«Мы можем использовать относительно „грязный“ кремний, очистка же происходит натуральным образом в процессе плавления и повторного затвердевания в форме волокна. При этом экономятся энергия и несколько этапов производства», — утверждается в статье, вышедшей в издании Scientific Reports. Фактически, применяется кремний в 1000 раз менее чистый, чем промышленный стандарт, а прогнозируемая экономия энергии может превышать 60%.

Отличие от обычных планарных кремниевых элементов еще и в относительно новой и малоиспользуемой архитектуре вертикальных стержней с радиальным переходом, обеспечивающей более продуктивный захват разделившихся зарядов и предотвращающей их рассеивание с выделением тепла.

Прототип, созданный в NTNU, пока что имеет очень малую эффективность — около 3,6%. Тем не менее, по мнению Мартинсена, было бы некорректно сравнивать его с коммерческими солнечными батареями, за которыми стоит 40 лет исследований и оптимизации всего производственного процесса.

Норвежские инженеры продолжают совершенствовать конструкцию своих солнечных элементов. В повестке для у них создание более крупноформатных устройств повышенной эффективности и составление массивов из элементов, соединенных между собой.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365