ORNL оптимизирует состав солнечных элементов на базе теллура и кадмия

Солнечные элементы, основанные на кадмии и теллуре, смогут приблизиться к теоретическому пределу эффективности (~33%) с нынешней отметки в 22,1% благодаря работе исследователей из Окриджской Национальной Лаборатории (ORNL) Министерства энергетики США.

Команда Центра Нанофазных Материалов (CNMS), возглавляемая Джонатаном Поплавски (Jonathan Poplawsky), использовала продвинутые аналитические методы — томографию с атомными зондами, трансмиссионную электронную микроскопию, индуцирование тока электронным лучом — для выявления зависимости эффективности преобразования энергии от кристаллической структуры для различных соотношений кадмия, теллура, а также селена, присутствующего в формуле материала рекордных солнечных батарей.

Подготовленная по результатам этой работы статья вышла в журнале Nature Communications.

Изучив четыре солнечных батарейках с разным содержанием селена, авторы установили, что существует некоторая оптимальная концентрация, превышение которой ведет к ухудшению рабочих характеристик устройства. Наилучшим образом показал себя сплав, содержащий приблизительно 50% кадмия, 25% теллура и 25% селена.

«Мы показали, что от количества селена в сплаве теллура с кадмием зависит образуют ли небольшие кристаллы в солнечном элементе кристаллическую структуру A или B, — сообщил Поплавски. — Эта информация может быть использована как руководство для производителей по улучшению теллур-кадмиевых солнечных батарей добавками селена с перспективой увеличения их общей эффективности».

Он указал, что эти солнечные элементы имеют преимущество по сравнению с традиционными кремниевыми, поскольку поглощают такое же количество солнечного излучения, используя на 98% меньше полупроводникового материала.