В Стэнфорде разработали солнечную панель толщиной всего 6 микрон

Кремний, которому принадлежит около 95 процентов всего рынка солнечной энергетики, далеко не идеальный для этого материал, особенно если речь идёт о мобильных и носимых приложениях. «Нам нужны новые лёгкие, гибкие,  да и более экологичные материалы», – считает Кришна Сарасват (Krishna Saraswat), профессор электротехники в Стэнфордском университете.

Большие ожидания он и другие исследователи связывают с дихалькогенидами переходных металлов (TMDs), однако до последнего времени от этих материалов не удавалось добиться преобразования в электричество более 2 процентов поглощаемой ими солнечной энергии.
 
Согласно статье, подготовленной с участием Сарасвата и вышедшей 9 декабря в Nature Communications, изготовленный в Стэнфорде прототип на основе TMD показал КПД 5,1%, а после оптической и электрической оптимизации способен достичь 27%, что практически находится на уровне лучших современных солнечных панелей (в том числе и кремниевых).
 
По соотношению мощности к весу, 4,4 Вт/г, прототип в 100 раз превзошёл все известные устройства на базе TMD и соперничает с лучшими современными тонкоплёночными солнечными элементами, включая опытные образцы. «Мы думаем, что можем увеличить это важнейшее соотношение еще в десять раз посредством оптимизации», – сказал Сарасват, оценивая практический предел своих TMD-элементов в 46 Вт/г.

Наиболее примечательна толщина новых устройств: в полной сборке она составляет менее 6 мкм. Активный массив включает в себя фотоэлектрический слой TMD (диселенид вольфрама) и контакты из золота, покрытые графеном. Все это заключено между гибким, похожим на кожу полимером и антибликовым покрытием, улучшающим светопоглощение.

Такие TMD-элементы отличаются долгосрочной стабильностью работы, кроме того они не содержат токсичных веществ и биосовместимы.

Исследователи испытывали гибкость и надежность своих устройств, наматывая их на металлический цилиндр диаметром менее сантиметра.

Авторы работы также предложили новую методику переноса сверхтонкого слоя TMD на гибкую основу. В отличие от прежних способов такого переноса она подходит для условий массового производства и снижает риск повреждения слоя TMD.

«Мощные, гибкие и долговечные устройства TMD – это новое многообещающее направление в солнечных технологиях», – сказал в заключение Нассири Назиф (Koosha Nassiri Nazif), доктор электротехники в Стэнфорде и соавтор данного исследования.

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