В Китай се научиха как да произвеждат гъвкави слънчеви панели от обикновен силиций и дори могат да бъдат навити на руло

Международен екип от учени, ръководен от китайски академици, разработи технология за производство на гъвкави фотоволтаични панели от обикновен кристален силиций. Присъщата крехкост на силиция преди предотвратяваше подобни сънища, принуждавайки учените да търсят гъвкавост в перовскитите и сложните химични съединения. Сега отказът от екзотиките ще спести пари и ще позволи бързото внедряване на нововъведението в носимата и друга електроника.

За перспективната разработка, учените от Шанянгския институт по микросистеми и информационни технологии (SIMIT), китайският Университет Tongwei (TW), Университета по науки и технологии Changsha и други съобщиха за обещаващата разработка в статия, публикувана в списание Nature. Работата беше предшествана от задълбочено проучване на поведението на конвенционалните кристални фотоволтаични клетки при физически стрес. Подробно проучване на процесите на образуване на пукнатини в материала позволи да се идентифицират слабите места и да се отстранят.

Оказа се, че при физически натоварвания и при огъване в слънчевите клетки от кристален силиций започват да се образуват пукнатини в областта на ръба. Профил структурата на материала на подобни места е зигзагообразна с остри върхове. За да поясним, става дума за така наречените хетеропреходни слънчеви клетки, когато кристалният силиций е обвит от двете страни с тънък слой от аморфен силиций. Такава конструкция подобрява ефективността. В същото време, в клетъчната структура се появяват зигзагообразни преходи от един материал към друг.

Учените се досетиха да изгладят острите преходи в материала, придавайки U-образна форма на върховете. Това е изисквало разработването на специален технологичен процес и той е бил тестван в реално производство. Тестовете показват, че промяната на структурата на силиция само по ръба на фотоклетката рязко увеличава якостта на огъване на кристалния силиций. В същото време, материалът не се променя по цялата работна повърхност на клетката, което позволява да се запази ефективността на клетката почти на същото ниво.

Ефективността на гъвкавата хетеропреходна слънчева клетка, произведена по нов начин, се оказа на ниво от 23,3%. Допълнително нанасяне на антирефлексно покритие, на базата на магнезиев флуорид (MgF2), върху клетката е повишило нейната ефективност до 24,50%. За сравнение, ефективността на класическата “дебела“ хетеропреходна соларна клетка достига 25,83%. Нововъведението е загубило доста, но е придобило гъвкавост – качество, което е търсено за производството на носима електроника, космически слънчеви клетки и като цяло за много нужди в слънчевата енергия, където присъщата твърдост на силиция често пречи на изпълнението.

И накрая, предложената производствена технология ще спести силиций и ще направи фотоволтаичните клетки от кристален силиций по-евтини, което също ще означава намаляване на разходите за генериране на електроенергия от тези клетки.