Физика

Российские ученые нашли способ удешевить солнечные батареи

Pexels

Ученые из Санкт-Петербурга изобрели солнечные батареи на основе А3В5 полупроводниковых соединений на кремниевой подложке, которые могут быть в полтора раза эффективнее аналогов с одним каскадом. Технология была предсказана нобелевским лауреатом Жоресом Алферовым. Результаты работы ученые опубликовали в журнале Solar Energy Materials and Solar Cells.

Эффективность традиционных кремниевых солнечных батарей сравнительно невелика — около 20-25%. Для ее увеличения нужны сложные полупроводниковые соединения, которые стоят очень дорого. Исследователи из Университета ИТМО, Академического университета им. Ж. И. Алферова и Физико-технического института им. А. Ф. Иоффе показали, что A3B5 структуры можно вырастить на дешевой кремниевой подложке, сократив стоимость многокаскадного солнечного элемента.

«Главная сложность синтеза полупроводниковых соединений на кремниевой подложке состоит в том, что полупроводник должен обладать таким же параметром кристаллический решетки, как у кремния. Грубо говоря, атомы этого материала должны находиться на таком же расстоянии друг от друга, что и атомы кремния. К сожалению, полупроводников, отвечающих этому требованию, немного. К примеру, фосфид галлия (GaP). Однако он сам не очень подходит для создания солнечных элементов, так как плохо поглощает солнечный свет. Но вот если взять GaP и добавить азот N, мы получим раствор GaPN. Уже при малых концентрациях N данный материал становится прямозонным и хорошо поглощает свет, при этом может быть интегрирован на кремниевую подложку. И кремний является не просто фундаментом, на который синтезируется фотоматериал, — кремний сам может выступать одним из фотоактивных слоев солнечного элемента, поглощающим свет в ИК-диапазоне. Одним из первых идея совмещения A3B5 структур и кремния была озвучена Жоресом Ивановичем Алферовым», — рассказывает соавтор работы Иван Мухин, сотрудник ИТМО и заведующий лабораторией Академического университета.

В экспериментальных условиях ученым удалось получить верхний слой солнечной батареи на кремниевой подложке и создать небольшой прототип батареи. По той же технологии можно наращивать и промежуточные, к примеру, добавив мышьяк. Если таких фотоактивных слоев будет больше, то каждый слой солнечной батареи будет лучше поглощать свою часть солнечного спектра. Потенциальную эффективность новой батареи ученые оценили в 40%, что в полтора раза выше кремниевых аналогов.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.