Команда інженерів МТІ та Науково-технічного інституту Масдара розробила новий вид сонячного елемента, який поєднує два різних шари матеріалу, що абсорбує сонячне світло, щоб збільшити спектр абсорбованої енергії. Такі «ступінчасті елементи» зазвичай складно виробляти, однак ученим вдалося створити новий, більш економічний технологічний процес.
Ступінчастий елемент може досягти теоретичної ефективності понад 40% і практичної ефективності 35%. Це спонукало провідних дослідників проекту, професорів Аммара Найфеха та Юджина Фитцжеральда, створити стартап для комерціалізації перспективної сонячної комірки. За їхніми розрахунками, вона буде готова для ринку протягом одного-двох років.
Кремній вважається зараз золотим стандартом виробництва сонячних елементів, проте їхня ефективність невелика – 15-20%. Для того щоб зібрати більше високоенергетичних фотонів, учені звернулися до інших матеріалів – арсеніду галію та фосфіду галію. Найбільшою продуктивності вони досягають, коли розташовуються шарами та налаштовуються так, щоб кожен з них абсорбував свій електромагнітний спектр.
Такі елементи набагато дорожчі у виробництві, тому їх застосовують лише у вузьких сферах, наприклад, у супутниках, де вага грає велике значення. Елементи університету Масдара та МТІ набагато дешевші, оскільки виробляються на основі плати, яку можна використовувати повторно.
Верхній шар збирає високоенергетичні фотони синього, зеленого та жовтого світла, а нижній шар – низькоенергетичні (червоне світло).
«Фосфід галію арсенід не можна виростити прямо на кремнії, бо його кристалічна решітка істотно відрізняється від кремнієвої, так що кристали кремнію розпадаються. Тому ми виростили фосфід галію арсенід на більш стабільній кремнієво-германієвій основі», – сказав професор Найфех.
Учені вважають, що їхній винахід посяде місце між надвисокоефективними та низькоефективними сонячними елементами. Коли ця порожня наразі ніша буде зайнята, вартість виробництва таких елементів має згодом упасти ще нижче.
