Энергетика, природные ресурсы, инженерные системы

Информационный портал ТЕПЛОКАРТА
  • Главная
    • Главная

      • Твердотопливные котлы и печи, камины
      • Системы отопления и охлаждения
      • Альтернативная энергия
      • Водоснабжение и водоотведение
      • Вентиляция и кондиционирование
      • Оборудование и материалы
      • Энергоэффективность и энергосбережение
      • Природные ресурсы, экология и строительство
      • Ядерная энергетика
      • Новости, обзоры, события
      • Исследования
  • Указатель терминов
  • Облако тегов
  • О портале
    • О портале

      • Разместить статью
Фото: skeeze
Фото: skeeze

Питерские ученые снижают стоимость солнечных элементов

Новости, обзоры, события

Опубликовано: 10.02.2020

Обновлено: 04.11.2020

 1013

Потенциальная эффективность таких солнечных элементов может превышать 40% при необходимой концентрации солнечного света, что в 1,5 раза выше, чем у современных кремниевых технологий

Группа петербургских ученых предложила и экспериментально опробовала технологию изготовления высокоэффективных солнечных элементов на основе полупроводников A₃B₅ (бинарные соединения элементов III и V групп периодической таблицы Д. И. Менделеева), встроенных в кремниевую подложку, что в будущем может повысить эффективность существующих однопереходных фотоэлектрических преобразователей в 1,5 раза.

Нобелевский лауреат Жорес Алфёров ранее предсказывал развитие этой технологии. Результаты опубликованы в журнале Solar Energy Materials and Solar Cells [1].

Сегодня, в связи с быстрым истощением запасов углеводородного топлива и растущим беспокойством по поводу экологических проблем, ученые все больше уделяют внимание разработке так называемых «зеленых технологий». Одной из самых популярных тем в этой области является развитие фотоэлектрических технологий.

Однако, расширение использования солнечных панелей затруднено рядом факторов. Обычные кремниевые солнечные элементы имеют относительно низкий КПД - менее 20%. Более эффективные подходы требуют гораздо более сложных полупроводниковых технологий, что приводит к значительному удорожанию солнечных элементов.

Петербургские ученые предложили решение этой проблемы. Исследователи из Университета ИТМО, Санкт-Петербургского академического университета и ТИ имени А. Ф. Иоффе (Физтех) показали, что структуры A₃B₅ можно выращивать на недорогой кремниевой подложке, снижая тем самым стоимость производства многопереходных солнечных элементов.

«Наша работа направлена на разработку эффективных солнечных элементов на основе материалов A₃B₅, интегрированных в кремниевую подложку», - комментирует Иван Мухин, исследователь из Университета ИТМО, руководитель лаборатории Академического университета и соавтор исследования.

«Основная трудность в эпитаксиальном синтезе на кремниевой подложке заключается в том, что осажденный полупроводник должен иметь тот же параметр кристаллической решетки, что и кремний. Грубо говоря, атомы этого материала должны находиться на том же расстоянии друг от друга, что и атомы кремния».

«Существует несколько полупроводников, которые отвечают этому требованию. Один пример - фосфид галлия GaP. Однако он не очень подходит для изготовления солнечных элементов, поскольку обладает плохой способностью поглощать солнечный свет.

Но если взять GaP и добавить к нему азот N, можно получить GaPN - это решение. Даже при низких концентрациях N этот материал демонстрирует свойство прямой полосы и отлично поглощает свет, и, кроме этого, обладает способностью интегрироваться в кремниевую подложку.

В то же время кремний не только служит строительным материалом для фотоэлектрических слоев, но и сам также может быть фотоактивным слоем солнечного элемента, поглощая свет в инфракрасном диапазоне. Жорес Алферов одним из первых озвучил идею объединения структур A₃B₅ и кремния».

Ученым удалось получить верхний слой солнечного элемента, интегрированный в кремниевую подложку. С увеличением числа фотоактивных слоев эффективность солнечного элемента растет, так как каждый слой поглощает свою часть солнечного спектра.

На данный момент исследователи разработали первый небольшой прототип солнечного элемента на основе A₃B₅ на кремниевой подложке. Сейчас они работают над созданием солнечного элемента, который будет состоять из нескольких фотоактивных слоев. Такие солнечные элементы будут значительно эффективнее поглощать солнечный свет и генерировать электричество.

«Мы научились выращивать самый верхний слой. Если добавить мышьяк, получится четверной сплав GaPNAs, и из него можно вырастить несколько соединений, работающих в разных частях солнечного спектра. Как было показано в нашей предыдущей работе, потенциальная эффективность таких солнечных элементов может превышать 40% при необходимой концентрации солнечного света, что в 1,5 раза выше, чем у современных кремниевых технологий", заключает Иван Мухин.

 

Ссылки:

1. https://doi.org/10.1016/j.solmat.2019.110282

 

Источник: EurekAlert

0.00%
0 0
 Теги:

Публикации на похожую тему:

АЭС Фукусима-2 (Фукусима дай-ни). Изображение: Tepco

Утвержден план вывода из эксплуатации АЭС Фукусима-2 (Фукусима дай-ни)

Обновлено: 02.05.2021
 440
Руководитель исследовательской группы НИТУ «МИСиС», д.т.н., заведующей лабораторией «Катализ и переработка углеводородов» НИТУ «МИСиС» Александр Громов. Источник: НИТУ «МИСиС»

Российские ученые значительно увеличили эффективность сжигания угля

Обновлено: 14.02.2021
 483
Для изучения самопроизвольного образования наноразмерных полых структур в лаборатории Мэтью Макдауэлла в Технологическом институте Джорджии были использованы небольшие батареи. Предоставлено: Matthew McDowell, Georgia Tech

Самопроизвольное образование нанотрубок в аккумуляторах

Обновлено: 22.07.2020
 726

Комментарии ()

    Написать комментарий

    Недавние публикации

    Фото: BBQ Gourmet

    Инфракрасные горелки в газовых грилях: типы, преимущества, уход

    Обновлено: 15.02.2023  258
    Звуковые эффекты в зданиях напрямую зависят от материалов, из которых сделаны потолки, стены, двери и другие ограждающие конструкции. Фото: Rockfon

    Звукопоглощение, звукоизоляция и фоновый шум в зданиях

    Обновлено: 26.07.2022  731
    Тепло выделяется из оксида марганца, когда молекулы воды поглощаются слоистой структурой. Ⓒ Norihiko L. Okamoto

    Вода усиливает способность материала поглощать и отдавать тепло

    Обновлено: 21.04.2022  711

    Популярные категории

    • Природные ресурсы, экология и строительство91
    • Системы отопления и охлаждения55
    • Вентиляция и кондиционирование28
    • Энергоэффективность и энергосбережение44
    • Оборудование и материалы86

    Разместить статью

    Портал TEPLOKARTA.RU доступен в Google Play

    Ссылки:

    • Контакты
    • Разместить статью
    • Конфиденциальность
    VK Telegram

    © 2023 Россия. Копировать без ссылки запрещено.  TEPLOKARTA.RU

    Отправить сообщение об ошибке?

    Ошибка:
    Выделите опечатку и нажмите Ctrl + Enter, чтобы отправить сообщение об ошибке.