Новый материал, чтобы повысить пределы эффективности солнечных элементов кремния

Эксперименты с новым материалом.Кредит: Центр физических наук и технологий

Исследовательская группа из Центра физических наук и технологий (FTMC, Lithuania) вместе с партнерами из Таллинского технологического университета (Эстония) намеревается синтезировать новый материал, который может потенциально дополнять кремниевые солнечные технологии и повысить общую эффективность солнечных модулейПолем

Увеличение цен на энергоносители привело к быстрому росту сектора возобновляемой энергии.Благодаря прогрессивному увеличению развертывания солнечных парков, повышение эффективности солнечных панелей является важным этапом разработки для получения большей власти из той же области.

Лучшие солнечные технологии, найденные на крышах, могут преобразовать только четверть от общей энергии солнца в электричество.Эффективность солнечных элементов может быть повышена, соединяя различные технологии вместе для создания устройства, известного как многоксекреционный солнечный элемент.

На теоретическом уровне такое устройство может преобразовать почти половину солнечной энергии в электричество.Тем не менее, многоотношные солнечные технологии более сложны с точки зрения производства, требуя применения новых материалов и процессов в то же время с учетом аспектов затрат и устойчивости.

Исследование команды сосредоточено на полупроводниках с химической структурой, которая типична для перовскитных материалов-Abx3, но вместо кислорода или галогенов, они исследуют соединения, где X-это серная/селен, а A и B являются обильными и нетоксичными металлами.Работа была опубликована в Journal of Materials Chemistry A.

Используя метод твердотельного метода реакции, исследователи синтезировали новый материал-титан цирконий титановый селенид-впервые и обнаружили, что сплав SN (Zrxti1-X) SE3 был наиболее перспективным для фотоэлектрического применения.

«В рамках нынешней геополитической ситуации в Европе и экологических проблемах важно, чтобы новые материалы, которые изучаются и рассматриваются для применения возобновляемых источников энергии, состоят из обильных элементов и не имеющих критического сырья», - говорится в ведущем авторе исследования, докторРокас Кондротас, глава отделения характеристики структуры материалов в FTMC, Литва.

Группа обнаружила, что введение титана с концентрацией до 44%не изменило кристаллическую структуру сплава SN (Zrxti1-X) SE3, однако она оказала глубокое влияние как на свойства оптического, так и на свойства электрического материала.

Чем выше концентрация титана, тем больше края поглощения SN (Zrxti1-X) SE3 сместился в направлении коротковолновой области инфракрасного спектра.Эта часть инфракрасного спектра, исходящего от солнца, не поглощается обычным кристаллическим кремниевым солнечным элементом и, следовательно, теряется.

SN (ZRXTI1-X) SE3 полупроводники, синтезированные с высокой концентрацией титана, могут поглощать коротковолновые инфракрасные света и преобразовать его в дополнительную энергию, повышающая общую эффективность мульти-соединения на основе SI.

Кроме того, авторы обнаружили, что введение титана в сплавах SN (Zrxti1-X) SE3 значительно повысило коэффициент поглощения.Материалы с высоким коэффициентом поглощения желательны для солнечных элементов, потому что даже очень тонкого слоя, в 20 раз тоньше, чем прядь волос, достаточно, чтобы поглотить весь входящий свет от солнца.

Эта работа является первым шагом для разработки новых устойчивых материалов с высоким потенциалом для применения солнечных элементов с несколькими соединениями в инфракрасной области.Следующей вехой этой технологии является синтез тонкой пленки SN (Zrxti1-X) SE3, позволяя изготовление и тестирование солнечного устройства.

Больше информации: Rokas Kondrotas et al.Doi: 10.1039/d3ta05550g