.){kind=link}
Вчені з Університету Пенсільванії створюють сонячні елементи з нетипового матеріалу – з умовно двовимірних дихалькогенідів перехідних металів (ДПМ). Ці матеріали мають порівняно низьку ефективність перетворення світла на електрику, але вони в сто разів легші за сучасні кремнієві фотопанелі. Для космосу мала вага – це вирішальна перевага. Але над панелями з ДПМ ще належить попрацювати.
Товщина ДПМ-плівки не більша за кілька атомів. Це на кілька порядків тонше, ніж шар кремнію або арсеніду галію в сучасних фотопанелях. Це дасть змогу зробити сонячні осередки з ДПМ у сто чи більше разів легшими. Для розширення присутності людини в космосі – на орбіті, місяцях та інших планетах – вага вантажів, що транспортуються із Землі, матиме критичне значення. Прийде час, і від кремнію в космічній енергетиці доведеться відмовитися. І тоді, впевнені дослідники, настане зоряний час легких фотопанелей із дихалькогенідів перехідних металів.
Втім, у ДПМ-матеріалів є істотний недолік. Усі створені до сьогодні зразки фотоелементів на їхній основі демонстрували ККД не вище 5%. У перерахунку на вагу це все одно краще, ніж у кремнію, але в ідеальному випадку ККД перспективного матеріалу необхідно підвищувати, що, наприклад, можна робити шляхом оптимізації структури фотоосередку. Саме цим зайнялися вчені з Університету Пенсільванії та домоглися відчутного успіху – запропонували структуру ДПМ-осередку з ККД 12%.
Слід уточнити, що заявлений ККД досягнуто на цифровій моделі фотоелемента. Дослідники вирішили почати не з дослідів, а з моделювання, в чому є певний сенс – так дешевше і швидше. Але на базі цифрової моделі та вироблених методик, упевнені фахівці, вони або їхні колеги зможуть у найближчі чотири-п’ять років представити фізичні зразки сонячних елементів із дихалькогенідів перехідних металів із ККД щонайменше 10%.
Секрет розробки, про яку вчені розповіли у свіжому номері журналу Device, криється в багатошаровій структурі елемента (плівка на плівці, коли починають працювати численні перевіддзеркалення фотонів), а також у конструкції електродів, що дає змогу ефективно управляти ексітонами – головними діючими елементами двовимірних ДПМ-структур. Але все це поки що на папері. Чекаємо практичної реалізації.
Читайте також: