Увеличение эффективности солнечных материалов

1 декабря, 2020

Ряды синих солнечных модулей, которые усеивают крышу, как правило, сделаны из кристаллического кремния, рабочей лошадки практически в каждом электронном устройстве.

В солнечной технологии теллурид кадмия может заменить кремний.

За последнее десятилетие исследователи из Колорадского государственного университета (CSU) первыми начали проводить исследования, направленные на повышение производительности и стоимости солнечной энергии путем производства и испытания новых материалов, выходящих за рамки возможностей кремния. Теллурид кадмия Они ориентированы на замену кремния теллуридом кадмия.

В сотрудничестве с коллегами из Университета Лафборо в Великобритании исследователи из Центра фотогальваники нового поколения CSU совершили крупный прорыв в том, как можно улучшить характеристики тонкопленочных солнечных элементов из теллурида кадмия за счет добавления селена.

Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Energy.

«Наш отчет идет до фундаментального понимания того, что происходит, когда мы сплавляем селен с теллуридом кадмия», — сказал Курт Барт, директор Центра фотоэлектрических систем нового поколения и доцент кафедры машиностроения.

До сих пор не было ясно, почему добавление селена стало рекордным КПД солнечных батарей с теллуридом кадмия, превышающим 22 процентов.

Вместе с сотрудниками CSU WS Sampath и Amit Munshi разгадали эту загадку для Барта и международной команды. Их предположение, что селен преодолевает эффекты атомных дефектов в кристаллах теллурида кадмия, открывая новый путь для широко распространенной, более дешевой солнечной энергии.

Тонкие пленки теллурида кадмия, изготовленные командой CSU, потребляют в 100 раз меньше материала, чем обычные кремниевые солнечные элементы.

Их легче производить и поглощать солнечный свет практически на идеальной длине волны. Электроэнергия, вырабатываемая фотоэлектрическими элементами на основе теллурида кадмия, является наиболее рентабельной в солнечной промышленности и снижает потребление ископаемого топлива во многих частях мира.

Согласно отчету, менее вероятно, что электроны, которые образуются при попадании солнечного света на обесцвеченную солнечную панель, будут захвачены и потеряны в дефектах материала.

Эти дефекты возникают в процессе роста на границе между кристаллическими зернами. Это увеличивает количество энергии, получаемой от каждого солнечного элемента.

Работая с материалами, произведенными в CSU, используя передовые методы осаждения, команда обнаруживает это, поскольку это зарегистрировано, поскольку это испускается от селенсодержащих солнечных модулей.

Поскольку селен распределяется неравномерно по всем модулям, у них мало или совсем нет селена в областях, где селен был очень концентрированным.

«Хороший и бездефектный материал солнечных элементов очень эффективен в отношении излучения света и, следовательно, люминесценции», — сказал Том Фидуциа, главный автор отчета об исследовании и доктор философии. студент Университета Лафборо в сотрудничестве с профессором Майклом Уоллсом.

«Из данных поразительно ясно, что богатые селеном регионы намного ярче, чем чистый теллурид кадмия, и эффект очень сильный».

Со времени 2009 Национальный научный фонд поддерживал работу Центра фотоэлектрических технологий следующего поколения.

Source: Electronics Information/ISE
https://en.institut-seltene-erden.de/increased-efficiency-of-solar-materials/
Metal Group | Особо чистые и стратегические металлы 2021. ©