Гибкие солнечные элементы набирают мощность

Группа ученых из Швейцарских федеральных лабораторий материаловедения и технологий (Empa) подняла эффективность гибких солнечных элементов на новый уровень. Независимые измерения показали, что эффективность преобразования света в электричество составляет 21,4%. Для сравнения: лучшая эффективность негибкого солнечного элемента из кристаллического кремния составляет 26,7 процента.

Гибкие солнечные элементы CIGS состоят из очень тонких слоев и включают соединение, состоящее из элементов меди, индия, галлия и селена. Слои наносятся на гибкие полимерные подложки, в основном, с помощью вакуумных процессов.

Исследователи из Лаборатории тонких пленок и фотовольтаики под руководством Айодхьи Тивари занимаются исследованием гибких тонкопленочных солнечных элементов уже более 22 лет. За эти годы они достигли нескольких рекордов эффективности. Учёные начали с 12,8% в 1999 году, затем перешли до 14,1% (2005 год), 17,6% (2010 год), 18,7% (2011 год), 20,4% (2013 год) и 20,8% в 2019 году.

Высокоэффективные гибкие солнечные элементы обрабатываются на полимерной пленке методом низкотемпературного совместного испарения для выращивания тонкого полупроводника Cu (In, Ga) Se2, который поглощает свет. Ученый Empa Широ Нишиваки оптимизировал состав слоя и щелочных легирующих добавок для повышения производительности. Затем учёные исследовали эффекты комбинированного воздействия тепла и освещения после обработки солнечных элементов и обнаружили повышение фотоэлектрических характеристик, которые остаются стабильными через несколько месяцев. Эффективность солнечного элемента 21,38% была независимо измерена в Институте Фраунгофера для систем солнечной энергии ISE во Фрайбурге, Германия.

Детали результатов исследования будут представлены на 38-й Европейской конференции и выставке фотоэлектрической солнечной энергии (EU PVSEC) 7 сентября 2021 года.

Гибкие и легкие солнечные модули с этой технологией особенно подходят для применения на крышах и фасадах зданий, теплицах, транспортных средствах, дирижаблях и портативной электронике. Empa сотрудничает со швейцарской компанией Flisom в производстве легких гибких солнечных модулей для таких применений.

Исследования и разработки проводились при поддержке Федерального управления энергетики Швейцарии.

Источник