Солнечные фотоэлементы смогут поглощать больше солнечного света

Технологию, которая повысит производительность солнечных фотоэлементов, разработали ученые Стэнфордского университета. Исследователи смогли снизить светоотражающие свойства верхнего слоя, тем самым увеличив доступ света к полупроводнику. Солнечные фотоэлементы по сути являются полупроводником, который преобразует солнечный свет в электричество. Сам кремниевый полупроводник находится между металлическими контактами, которые переносят электрический ток. Однако подобная конструкция имеет существенный недостаток – блестящая поверхность верхнего слоя ячейки отражает солнечный свет, тем самым снижая эффективность работы элемента. Исследователи Стэнфордского университета обнаружили, что можно скрыть светоотражающие частицы, увеличивая пропуск солнечного света к полупроводнику. «С помощью нанотехнологий мы смогли сделать верхний металлический слой практически невидимым для входящего света, - говорит ведущий автор исследования Vijay Narasimhan. – Новый метод может существенно повысить эффективность и снизить стоимость солнечных элементов. В большинстве случаев верхний слой солнечной батареи состоит из металлической проволочной сетки, которая ограничивает доступ света к кремниевому полупроводнику. «Чем больше металла на поверхности элемента, тем больше света блокируется», - говорит соавтор исследования Yi Cui. В процессе исследования ученые нанесли на лист кремния перфорированную пленку золота толщиной 16 нанометров. В квадратных отверстиях ученые вырастили кремниевые столбы – для этого потребовалось поместить пластину в раствор плавиковой кислоты и перекиси водорода. В процессе обработки золотая пленка погружалась в кремний, и в местах отверстий появились наностолбы кремния высотой 330 нм. При этом поверхность золота изменила цвет до темно-красного – признак того, что металл больше не отражает свет. Narasimhan сравнил действие массива наностолбов с дуршлагом в раковине: «При включении крана через отверстия дуршлага протекает не вся вода, однако если бы на каждом отверстии была крошечная воронка, то большая часть воды протекла бы без задержек. По сути, новая структура делает тоже самое – наностолбы действуют как воронки, захватывая свет и направляя его в кремниевую подложку через отверстия в металлической сетке». Технология может работать не только с золотом, но и с серебром, платиной, никелем и другими металлами. Кроме того, кремний также можно будет заменить на другие полупроводники. Над увеличением эффективности солнечных фотоэлементов работают многие ученые. Недавно была представлена тандемная солнечная батарея с рекордным КПД.