Новые фотоэлементы будут дешевле и экологичнее

[07.06.2012]
Новые фотоэлементы будут дешевле и экологичнее

Во многих исследовательских центрах не прекращается работа по усовершенствованию солнечных батарей. Основные параметры, которые стремятся усовершенствовать ученые – это экономический, экологический и эффективный параметры. В Северо-Западном университете Чикаго создали новое покрытие для солнечных батарей, которое поможет сделать их более дешевыми и в то же время экологчными.

Экологичное покрытие ранее уже было создано для солнечных ячеек, которые назвали Grätzel cell. Однако эти ячейки наряду с некоторыми преимуществами экологически чистого покрытия обладали также и рядом недостатков. Для создания электролита в них использовалась специальная органическая жидкость, срок службы которой был очень короток. В итоге солнечные батареи с использованием технологии Grätzel cell были дешевыми, экологически чистыми, но срок службы составлял лишь 1,5 года. В чикаго решили усовершенствовать модель Grätzel cell.

Химик Меркьюри Канатзис и нанотехнолог Роберт Чанг предложили новую технологию, которая бы исключила использование жидкости в ячейках, но зато теперь придется обратится к волшебству нанотехнологий. Чанг и Канатзис разработали уникальное вещество – тончайший полупроводник на основе соединения олова, йода и цезия. Назвали это вещество, не мудрствуя, CsSnI3.  На первом этапе синтеза CsSnI3 находится в жидком состоянии, затем застывает до твердого, и именно это свойство очень выгодно при производстве ячеек.

Команда ученых взяла за основу технологию ячеек Grätzel cell, но при этом заменила органическую жидкость наночастицами диоксида титана. То есть, теперь покрытие сонечной батареи составит три слоя: первый слой состоит из частиц диоксида титана, расположенных в определенной структуе, второй слой – это светопоглощающий краситель, который поглощает солнечный свет. Третий слой – вещество CsSnI3, которое заливается в ячейку еще в жидком состоянии, а затем затвердевает и создает ровную поверхность ячейки. Таким образом, светопоглощающий слой красителя, который испаряется под действием солнечного света, оказывается между двумя полупроводниками.

Эффективность подобной солнечной ячейки составляет 10,2%, что несколько ниже, чем была изначально у предыдущего поколения ячеек Grätzel cell (11-12%), но такой показатель достаточен для запуска ячеек в массовой производство, тем более что сниженная эффективность компенсируется увеличением срока службы, а также более простой процедурой производства, что позволит сделать солнечные батареи с тонкопленочным покрытием CsSnI3 дешевле на рынке. Технология создания такой батареи совместима с автоматизированным производством, так что особых проблем при запуске массового изготовления новых батарей не будет. На данный момент Чанг и Канатзис собираются собрать из отдельных ячеек, размер которых не более 0,5 см, а толщина – всего десять микрон, собрать полноразмерную модель солнечной батареи и провести завершающие испытания.