|  | 6 июня 2015 | Энергетика

Установлен новый рекорд по эффективности преобразования кремниевых солнечных батарей

Солнечная батарея из черного кремния


Исследователи из университета Аальто (University of Aalto), Финляндия, установили новый рекорд по эффективности преобразования солнечного света в электрическую энергию для кремниевых солнечных батарей. Ключом к этому достижению, которое на целых четыре процента превысило предыдущий рекордный показатель, стал так называемый черный кремний, а солнечные батареи на основе такого кремния способны эффективно собирать свет, падающий на их поверхность под большими углами.

Черный кремний получается из обычного кремния, на поверхности которого выращивается плотный "лес" из наноразмерных кремниевых иголок. Такое преобразование поверхности делает материал менее светоотражающим за счет образования оптических ловушек, улавливающих фотоны света, падающие под большим углом к плоскости поверхности. Такой тип солнечных батарей является идеальным решение для получения энергии в районах, располагающихся на больших высотах, кроме этого, такие солнечные батареи будут более дешевы по сравнению с обычными, поскольку они не нуждаются в нанесении специального антибликового покрытия.

Главная проблема, которая пока препятствует распространению солнечных батарей из черного кремния, является так называемой рекомбинацией носителей электрического заряда. Когда фотон света сталкивается с атомом кремния, энергия фотона высвобождает электрон, из которых, как известно, образуется электрический ток. Достаточно часто этот электрон снова объединяется с пустующим местом, электронной дыркой, а энергия фотона света тратится впустую, превращаясь в никому не нужное тепло. Количество таких рекомбинаций прямо пропорционально площади кремния, а в черном кремнии, обладающем большой площадью, количество теряемой энергии составляет приблизительно половину.

Увеличение показателя эффективности до 22.1 процента стало возможным благодаря использованию тонкой алюминиевой пленки, покрывающей поверхность наноразмерных структур, которая выступила в качестве химической и электронной защиты, препятствуя рекомбинации носителей электрического заряда. Кроме этого, в новой солнечной батарее использовались дополнительные металлические проводники, которые улучшили отвод свободных электронов, т.е. вырабатываемой батареей энергии на ее обратную сторону.

Использованные исследователями два метода позволили сохранить от рекомбинации всего четыре процента от вырабатываемой энергии. Тем не менее, потенциал данной технологии еще далеко не исчерпан. В ближайшем будущем ученые изготовят солнечные батареи на основе черного кремния n-типа, а не p-типа, в которых будут использованы еще кое-какие новые решения и материалы, что позволит увеличить их эффективность еще на некоторую величину.




Ключевые слова:
Эффективность, Рекорд, Солнечная, Батарея, Черный, Кремний, Поверхность, Нанотруктура, Покрытие, Электрон, Рекомбинация

Первоисточник

Другие новости по теме:
  • Установлен новый мировой рекорд эффективности преобразования солнечного све ...
  • Новые графеновые солнечные батареи продемонстрировали рекордный показатель ...
  • Исследователи Empa устанавливают новый рекорд по эффективности тонкопленочн ...
  • 43 процента – новый мировой рекорд КПД солнечных батарей.
  • Компания Sanyo снова ставит рекорд по эффективности солнечных батарей.

  • Подробности одежда для дома у нас.


    8 июня 2015 06:46
    #1 Написал: zlat

    Публикаций: 0
    Комментариев: 481
    Увеличение показателя эффективности до 22.1 процента

    И откуда они показатели для сравнения берут? Вот, например, поисковик выдает КДП 34% (еще в 2012 году): увеличение КПД солнечных батарей
    ой, вот данные с КПД 42,8 : Установлен новый мировой рекорд КПД солнечной батареи
        
    8 июня 2015 10:14
    #2 Написал: musgati

    Публикаций: 0
    Комментариев: 51
    zlat,в обоих приведенных вами примерах использовалась оптика концентрирующая поток солнечного света.
        
    8 июня 2015 11:56
    #3 Написал: zlat

    Публикаций: 0
    Комментариев: 481
    использовалась оптика концентрирующая поток солнечного света.

    и что от этого меняется? тут на поверхности иголки нарастили, а там оптика встроена в фотоэлемент (т.е те же иголки, но в виде линз :-) ).
    Почему это у них, если поверхность в виде иголок, то это считается за рекорд, а если в виде линз, то нет?
    Вот здесь, к примеру, покрытие в несколько слоев: Установлен мировой рекорд эффективности солнечной батареи
    Чем опять не устраивает?
        
    8 июня 2015 12:31
    #4 Написал: radio

    Публикаций: 0
    Комментариев: 175
    Предел Шокли-Квейссера 33,7% для ячейки с одним p-n переходом, 42% для двухслойной ячейки, 49% для трёхслойной и 68% для бесконечного количества слоёв. До этих пределов кремниевым ячейкам далеко, лучше работают более дорогие полупроводники.
    My Webpage
        
    8 июня 2015 12:54
    #5 Написал: zlat

    Публикаций: 0
    Комментариев: 481
    Цитата: radio
    До этих пределов кремниевым ячейкам далеко

    Дык по-моему, по первой ссылке, которую я давал, вроде уже достигла такого значения
        
    8 июня 2015 15:51
    #6 Написал: radio

    Публикаций: 0
    Комментариев: 175
    zlat, В оригинале про кремний не сказано =EX&content[]=E]My Webpage, а новый рекорд Semprius - получен на гетероструктуре из разных полупроводников My Webpage.
        
    9 июня 2015 06:03
    #7 Написал: zlat

    Публикаций: 0
    Комментариев: 481
    В оригинале про кремний не сказано

    А что, этот предел разный для разных материалов? Тогда какие материалы наиболее интересны для производства солнечных батарей с учетом этого предела?
        

    Информация

    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.