„Соларен сандвич“ от стари и нови соларни клетки може да отключи добив на енергия от следващо ниво

Изследователи от Техническия университет на Дания може би са намерили просто решение за разгадаване на пъзела, свързан с ефективността на соларните клетки. Чрез смесването на по-стара соларна технология с нова, екипът е създал тандемна соларна клетка, която би била лесна за производство и би помогнала да се преодолеят границите на възможностите на соларните клетки в момента.

За да може светът да постигне целта си да се откаже напълно от изкопаемите горива, използването на енергията на Слънцето е важна стъпка. Въпреки, че енергията е налична само през част от денонощието, тя все още е в изобилие, за да задоволи енергийните ни нужди. Стига да можем да я използваме напълно.

Дори и с най-съвременните слънчеви батерии, разработени от човечеството можем да преобразуваме едва 30% от слънчевата енергия, която попада върху тях. Останалата част остава неизползвана. Има огромен потенциал за това колко повече бихме могли да постигнем, ако вместо това 70 или 80% от енергията може да се превърне в електричество.

Балансиране на ефективността и разходите

Въпреки, че повишаването на ефективността на соларните клетки е от първостепенно значение, важно е също така това да става на достъпни цени. По-новите подходи към технологията на слънчевите клетки използват материали със сравнително по-кратък живот. И макар да осигуряват леко повишена ефективност на преобразуване на енергията, те могат да струват много повече.

Проучва се алтернативен подход за използване на тандемни клетки, при който соларните клетки имат два слоя фотоволтаичен материал, които могат да увеличат дължините на вълните, които могат да бъдат абсорбирани и преобразувани в електричество. Този подход обаче също се сблъсква с проблеми, свързани с увеличените разходи при използването на различни видове материали. Необходимо е решение, което може да осигури повишена ефективност и сведени до минимум разходи.

Смесване на стари и нови технологии

Датските изследователи са намерили просто решение на този проблем, като са смесили по-стара технология за соларни клетки с нова. Когато за първи път са били създадени соларните клетки, те са били изработени от селен. До последното десетилетие селенът беше водещ при производството на соларни клетки.

След това започна използването на силиций, тъй като той обещава висока ефективност на преобразуване на енергията. Работата със силиций обаче изисква високи температури, което увеличава производствените разходи. За сравнение, селенът има по-ниска температура на топене. Това може да помогне за намаляване на разходите за производство на соларните клетки.

Изследователите са направили „соларен сандвич“ или соларна клетка, съдържаща селен като горен слой, докато силициевият компонент заема долната част.

Селенът може да действа като фотоабсобартор с широк диапазон. Това означава, че може да абсорбира няколко дължини на вълната на слънчевата светлина, за да произвежда електричество. Това го прави по-универсален от силиция.

Изработеният в лабораторията соларен модул има ефективност на преобразуване на енергията от едва 2,7%.

Това е малка част от най-високата ефективност, постигната със силиций, която е 26,8%. Въпреки това изследователите са уверени, че ефективността на соларната клетка може да бъде подобрена десетократно чрез фина настройка на проводящите материали, използвани в клетката.

Когато бъде готова, соларната клетка ще може да достигне или дори да надмине ефективността на преобразуване на енергията, постигана от днешните технологии. Същевременно с това тя ще бъде икономически ефективна.

Резултатите от изследването са публикувани в списание PRX Energy 3.