Прозрачные солнечные элементы могут открыть новую эру персонализированной энергии

Солнечная энергия показала огромный потенциал как чистый источник энергии. И теперь ученые из Кореи представили инновационный дизайн для разработки мощного прозрачного солнечного элемента.

Это нововведение – шаг к цели устойчивого зеленого будущего с автономной жизнью, сообщает techxplore.

Сегодня надвигающийся кризис, связанный с изменением климата, требует перехода от традиционно используемых ископаемых видов топлива к эффективным источникам зеленой энергии. Теперь исследователи обсуждают концепцию «персонализированной энергии», которая сделает возможным производство энергии на месте. Например, солнечные элементы могут быть интегрированы в окна, автомобили, экраны мобильных телефонов и другие потребительские товары. Но для этого важно, чтобы солнечные панели были удобными и прозрачными. С этой целью ученые недавно разработали «прозрачные фотоэлектрические» (TPV) устройства – прозрачные версии традиционных солнечных элементов. В отличие от обычно темных, непрозрачных солнечных элементов (которые поглощают видимый свет), TPV используют «невидимый» свет, который попадает в ультрафиолетовый (УФ) диапазон.

Кстати, похожее энергосберегающее решение — архитектурные пленки для окон. Архитектурная энергосберегающая пленка подойдет для тех, кто желает сохранить естественную освещенность помещения, отразить внешнее тепло и удержать внутреннее. Чтобы заказать переходите по ссылке.

Обычные солнечные элементы могут быть «мокрого типа» (на основе раствора) или «сухого типа» (состоящие из полупроводников на основе оксидов металлов). Из них солнечные элементы сухого типа имеют небольшое преимущество перед солнечными элементами мокрого типа: они более надежны, экологичны и экономичны. Более того, оксиды металлов хорошо подходят для использования ультрафиолетового света. Однако, несмотря на все это, потенциал TPV из оксидов металлов до сих пор полностью не исследован.

С этой целью исследователи из Инчхонского национального университета, Республика Корея, разработали инновационный дизайн устройства TPV на основе оксида металла. Они вставили ультратонкий слой кремния (Si) между двумя прозрачными металлооксидными полупроводниками с целью разработки эффективного устройства TPV. Эти результаты были опубликованы в исследовании Nano Energy, которое было размещено в Интернете 10 августа 2020 года (до запланированной окончательной публикации в выпуске за декабрь 2020 года). Профессор Джундонг Ким, возглавлявший исследование, объясняет: «Наша цель состояла в том, чтобы разработать прозрачный солнечный элемент с высокой мощностью, за счет внедрения ультратонкой пленки аморфного Si между оксидом цинка и оксидом никеля».

Эта новая конструкция, состоящая из пленки Si, имела три основных преимущества. Во-первых, это позволило использовать более длинноволновый свет (в отличие от незащищенных TPV). Во-вторых, это привело к эффективному сбору фотонов. В-третьих, это позволило ускорить перенос заряженных частиц к электродам. Более того, конструкция потенциально может генерировать электричество даже в условиях низкой освещенности (например, в пасмурные или дождливые дни). Ученые также подтвердили способность устройства генерировать электроэнергию, используя его для управления двигателем постоянного тока вентилятора.

Основываясь на этих выводах, исследовательская группа надеется, что вскоре станет возможной реальная применимость этой новой конструкции TPV. Профессор Ким говорит: «Мы надеемся распространить использование нашей конструкции TPV на все виды материалов, от стеклянных зданий до мобильных устройств, таких как электромобили, смартфоны и датчики». Кроме того, команда готовится вывести свой дизайн на новый уровень за счет использования инновационных материалов, таких как двумерные полупроводники, нанокристаллы оксидов металлов и сульфидные полупроводники. Профессор Ким говорит: «Наши исследования необходимы для устойчивого зеленого будущего, особенно для подключения систем чистой энергии с минимальным или нулевым выбросом углерода».