Старі сонячні панелі слід буде утилізувати: новий вид батарей вразив фахівців.

Вчені змогли усунути головний недолік недорогих тонкоплівкових сонячних елементів. Нова технологія дає змогу значно підвищити ККД батарей завдяки використанню нанометрового захисного шару. У перспективі вони замінять кремнієві аналоги.

Як пише Tech Xplore, відкриття належить команді вчених із Національного університету Чоннам у Південній Кореї.

У останні роки науковці активно розглядають можливості заміни традиційних кремнієвих панелей, які мають складний процес виробництва та є в脆кими. Однією з найбільш перспективних альтернатив вважається моносульфід олова (SnS). Цей матеріал є економічно вигідним, нетоксичним і широко доступним у природі. Теоретично він володіє ідеальними характеристиками для поглинання сонячного випромінювання, проте на практиці вченим не вдавалося досягти заявлених показників ефективності.

Основною причиною проблем стали контактні з'єднання на зворотному боці компонента, де сульфід олова взаємодіє з металевим електродом. У цій зоні виникали структурні недоліки та небажані хімічні реакції, що заважали батареї якісно накопичувати заряд і призводили до зниження її ефективності.

Група корейських дослідників на чолі з професором Джеєном Хо знайшла ефективний підхід до вирішення поставленої задачі. Вони застосували надтонкий шар оксиду германію (GeOx) товщиною всього 7 нанометрів, який розмістили між поглинаючим шаром та заднім контактом. Для виготовлення цього прошарку був використаний простий та масштабований метод осадження, що робить його легким для впровадження в промислових масштабах.

Незважаючи на мікроскопічну товщину, цей бар'єр вирішує відразу кілька завдань. Він пригнічує шкідливі дефекти, блокує дифузію натрію і запобігає утворенню паразитних фаз за високих температур. У результаті зерна матеріалу стають більшими й одноріднішими, а втрати електрики істотно знижуються.

Введення оксиду германію сприяло підвищенню ефективності енергетичного перетворення з 3,71% до 4,81%. Це один з найвищих показників для сонячних панелей на основі SnS, виготовлених методом парового осадження. Хоча ці значення можуть виглядати незначними в порівнянні з кремнієвими технологіями, для даної технології це є значним досягненням.

Автори дослідження зазначають, що їхній метод управління інтерфейсами матеріалів стане в пригоді не тільки в енергетиці. Технологія може бути використана для поліпшення транзисторів, термоелектричних пристроїв, датчиків і гнучкої електроніки, де якість контакту між металом і напівпровідником відіграє вирішальну роль.

Раніше було зазначено, чому сонячні панелі не виправдали очікувань. Прогнозується, що у наступному році встановлення сонячних електростанцій уперше за два десятиліття, відколи ця галузь набула популярності, сповільниться. Це пов'язано зі змінами в політиці та насиченням основних ринків, що негативно впливають на попит.