Loading

PlaCSH – «черная дыра», увеличивающая эффективность солнечных панелей

Создано 09.12.2012 12:54
Автор: Алексей Норкин

PlaCSH – структура верхнего слоя

Увеличение эффективности фотоэлектрических панелей – острая технологическая проблема, решение которой значительно снизит себестоимость производства солнечной электроэнергии. Исследователи из Принстонского университета нашли простой и экономичный способ увеличения производительности органических солнечных элементов почти в три раза. По мнению многих ученых, за этим изобретением – будущее солнечной энергетики.

По сообщениям из университета, коллективу под руководством профессора Стивена Чоу (Stephen Chou) удалось увеличить эффективность солнечных батарей на 175%. Для этого ученые использовали наноструктурированную сэндвич-панель из металла и пластика. Оказавшись на поверхности «сэндвича», солнечный свет попадает в ловушку, из которой нет обратного пути.

Команда Чоу еще не завершила исследования, но, по мнению профессора, их технология применима и для обычных неорганических преобразователей, каковыми являются распространенные кремниевые солнечные панели.

Как заявил Чоу, ученые применили нанотехнологии, чтобы устранить две основные проблемы, снижающие эффективность преобразования солнечной энергии: отражение света, падающего на поверхность панели, и неспособность солнечной ячейки в полной мере преобразовать свет, попадающий в нее.

Металлизированный «сэндвич» помогает устранить оба препятствия. Структура, названная плазмонным резонатором с массивом субволновых отверстий (plasmonic cavity with subwavelength hole array, PlaCSH), позволила команде Чоу создать солнечные элементы, которые отражают лишь 4% падающего солнечного света, остальные 96% используя для полезных преобразований.

PlaCSH – эффективность поглощения света

Под прямыми лучами света эффективность нового элемента на 52% выше, чем у обычных солнечных ячеек. Разница еще больше возрастает и достигает 81% при работе со светом, падающим под острым углом, например, в пасмурный день или когда панель ориентирована неточно. В совокупности общий прирост эффективности составляет 175%.

Несмотря на столь впечатляющее увеличение производительности, новая технология отличается простотой реализации. Верхний «слой окон» представляет собой чрезвычайно тонкую металлическую сетку. Его толщина всего 30 нанометров, а диаметр расположенных в 25 нм одно от другого отверстий составляет 175 нм.

Под металлической сеткой расположен слой прозрачного пластика, укрывающий полупроводник. Во время работы команда Чоу использовала определенный полупроводник, однако нет никаких ограничений для использования любых типов. Завершает сэндвич слой оксида титана на алюминиевой подложке.

PlaCSH – слои структуры

Особенность солнечных ячеек – их размеры. Толщина всех слоев вместе меньше, чем человеческого волоса. Это очень важное обстоятельство. Исследователи обнаружили, что попадая в такую субволновую структуру, свет практически не отражается. Чоу образно назвал свое изобретение «черной дырой для света». По его словам, ученые ожидали повышения эффективности, но практические результаты превысили самые смелые надежды.

Профессор сообщил, что его система практически готова для коммерческого использования, но, как и любой новый на рынке продукт, ее ожидает неизбежный период внедрения, переход от лабораторного к массовому производству.

По материалам Princeton

Комментарии: