Альтернатива кремниевым солнечным батареям существует. Исследовательская группа из университета в Торонто создала двухслойный солнечный элемент из поглощающих свет наночастиц, называемых квантовыми точками. Изменяя размер квантовых точек, можно «настроить» их на поглощение света в определенном спектре.
Ученые из университета придумали объединить два различных типа квантовых точек в одном элементе, так чтобы расширить диапазон спектра, поглощаемого элементом. Причем сами квантовые точки находятся в виде спрея и могут распылятся на элемент батареи как обычная краска.
Отличие новшества от более старых технологий в том, что обычные солнечные элементы превращают свет в электричество только одной длины волны, а остальной свет либо проходит через элемент незаметно, либо преобразуется в электроэнергию с малой эффективностью. Максимальный теоретический КПД обычных солнечных элементов составляет порядка 31%. В новых же ячейках один слой квантовых точек настроен на захват видимого света, а другой – на инфракрасный спектр.
Ученые также нашли способ эффективно бороться с проблемой двухслойных элементов – ограничение эффективности элемента за счет большого электрического сопротивления между слоями. Они расположили между двумя слоями квантовых точек, так называемый переходный слой, состоящий из смеси оксидов различных металлов. Этот слой, как говорит руководитель исследования профессор электроники Тед Сарджет, будет способствовать хорошей электрической проводимости между двумя слоями, а следовательно и низкому электрическому сопротивлению.
Тед Сарджет утверждает, что подобная технология может с успехом использоваться и для создания трех- и четырехслойных солнечных элементов для достижения еще большей эффективности солнечных батарей. Профессор химии Джон Ейсбери из Пенсильванского университета говорит, что применение многослойных элементов на основе квантовых точек теоретически повышает использование солнечного света для выработки электроэнергии с 30% до почти 50%. Вот такая альтернатива кремнию в солнечных батареях и фотоэлементах.
По словам ученых, дальнейшая работа в этой области может привести к созданию ультратонких, гибких солнечных батарей и фотоэлементов. Новые разработки могут быть использованы для широкого круга приложений в рамках солнечной энергетики.
В рамках экспериментальных устройств используется точное позиционирование “квантовых точек” (наноразмерные частицы кристалла), поглощающих энергию солнца. Слои “квантовых точек” находятся между наномембранами кремния (толщиной в 0.1 микрона), которые служат для передачи энергии.
