Сонячний елемент у 15 разів тонший за папір

Вчені продовжують експерименти зі створення якомога тоншого і гнучкішого сонячного елемента, який можна буде використовувати в пристроях і датчиках, авіації і електромобілях. Кремній для цього не підходить – він надто важкий, жорсткий та масивний. Фахівці зі Стенфорда винайшли новий надтонкий матеріал з рекордною ефективністю, взявши за основу дихалькогеніди перехідних металів (TMD). Їхня перевага полягає у здатності абсорбувати сонячне випромінювання певного спектру, який недоступний іншим фотогальванічним матеріалам.

«Уявіть собі дрон, який живиться сонячною енергією від панелей, які в 15 разів тонші за аркуш паперу , — сказав Куша Насірі Назіф, співавтор дослідження. – Це обіцяють матеріали TMD».

Однак, незважаючи на великий потенціал, TMD поки не можуть перетворити більше 2% поглиненого сонячного світла в електрику, тоді як для кремнію цей показник наближається до 30%, пише Stanford News. Новий прототип, створений в Стенфордському університеті, досяг 5,1% від продуктивності. При цьому автори винаходу впевнені, що шляхом оптичної та електричної оптимізації здатні досягти 27%.

Більше того, прототип показав у 100 разів більшу питому потужність, ніж будь-який інший фотоелемент із TMD, створений на сьогодні. Ця характеристика важлива для всього, що рухається: дронів, електромобілів, літаків та супутників. Прототип видав 4,4 вата на грам, що на рівні сучасних тонкоплівкових сонячних елементів.

Проте найбільше досягнення вчених — товщина фотоелемента, що становить лише кілька сотень нанометрів. Прототип складається з вольфраму селеніду і золотих контактів, розташованих на шарі графена товщиною в один атом. Все це знаходиться між гнучким полімером та антивідбивною оболонкою, яка підвищує абсорбцію світла. У повному складанні товщина фотоелемента менше шести мікронів — приблизно тонкий мішок для сміття. Якщо скласти разом 15 таких шарів, то вийде товщина паперу.

Вчені зі Швеції та Китаю зробили подвійний прорив у створенні органічних фотоелементів, які будуть довговічні, ефективні та дешеві у виробництві. Їм удалося створити сонячний модуль площею 36 кв. см з ККД вище 14 %, що вважається межею для елементів більше 20 кв. див.

Детальніше про сонячне опалення в цій статті.