Углеродные пленки улучшают перспективы широкого внедрения солнечных батарей

Кремний является весьма распространенным элементом, а его оптические свойства делают его идеальным материалом для солнечных батарей. Но его широкому коммерческому применению препятствует необходимость высокотемпературной обработки для производства монокристаллического кремния.

В паре недавних статей – одна была опубликована в журнале Energy and Environmental Science, а другая в Nano Letters – инженеры Йельского университета сообщили о новом способе усовершенствования солнечных элементов из кристаллического кремния путем нанесения на них тонкого покрытия из углеродных нанотрубок (CNT).

«Наш метод сочетает низкую себестоимость и отличные электрические и оптические свойства новых наноматериалов с хорошо устоявшейся и высокоэффективной технологией кремниевых солнечных ячеек,» – поясняет Андре Тейлор (André D. Taylor), адьюнкт-профессор и руководитель данной работы.

Органические элементы обладают более низким кпд преобразования солнечной энергии в электрическую, чем кремниевые, но, в отличие от последних, производятся с меньшими затратами и при комнатных температурах. Команда Йеля создала гибридную архитектуру, наложив гладкую композитную пленку из углеродных нанотрубок (с высокой проводимостью и превосходными оптическими свойствами) на поверхность монокристаллического кремния.

Как сообщается в статьях, это позволило добиться желаемых фотоэлектрических показателей от кремния, используя более простой, низкотемпературный технологический процесс. Секрет высокой эффективности гибридной конструкции кроется в конфигурации образующих тонкую пленку нанотрубок. В предшествовавшей работе те же авторы показали, что композитные пленки из CNT можно использовать в ячейках топливных элементов и литий-ионных батарей. Теперь же, оптимизируя гладкость и износостойкость пленок, ученые расширили область их потенциального применения и на солнечные батареи.

В перспективе, специалисты Йеля намерены продолжать совершенствовать открытый ими метод (получивший название superacid sliding), используя его как технологическую платформу для создания солнечных батарей нового поколения, в том числе CNT-полимерных, углерод-полимерных и полностью углеродных.