Яка проблема традиційних сонячних панелей?
Останніми роками наука активно шукає альтернативи традиційним кремнієвим панелям, які є складними у виробництві та крихкими. Однією з найбільш перспективних альтернатив вважається моносульфід олова (SnS). Цей матеріал є недорогим, нетоксичним і має великі природні запаси. Теоретично, він має ідеальні властивості для поглинання сонячного світла, але на практиці вченим довгий час не вдавалося досягти розрахункових показників ефективності.
Як корейські вчені вирішили цю проблему?
Головною причиною невдач була проблема з контактним інтерфейсом на задній стороні елемента, де сульфід олова з’єднується з металевим електродом. Тут виникали структурні дефекти та небажані хімічні реакції, які заважали батареї ефективно збирати заряд.
Команда вчених з Національного університету Чоннам на чолі з професором Джеєном Хо запропонувала ефективне рішення. Вони впровадили ультратонкий шар оксиду германію (GeOx) завтовшки всього 7 нанометрів між поглинаючим шаром і заднім контактом. Цей прошарок створюється за допомогою простого і масштабованого методу осадження, що легко впровадити в промислове виробництво.
Які результати нового підходу?
Незважаючи на свою мікроскопічну товщину, цей бар’єр вирішує кілька завдань: він пригнічує шкідливі дефекти, блокує дифузію натрію та запобігає утворенню паразитних фаз за високих температур. В результаті зерна матеріалу стають більшими й одноріднішими, а втрати електрики істотно знижуються.
Впровадження оксиду германію допомогло підвищити ефективність перетворення енергії з 3,71% до 4,81%. Це один з найвищих показників для сонячних елементів на основі SnS, створених методом парового осадження. Хоча ці цифри можуть здаватися скромними в порівнянні з кремнієвими панелями, для цієї технології це величезний стрибок уперед.
Автори дослідження зазначають, що їхній метод управління інтерфейсами матеріалів може бути корисним не лише в енергетиці, а й для покращення транзисторів, термоелектричних пристроїв, датчиків і гнучкої електроніки, де якість контакту між металом і напівпровідником має вирішальне значення.
Раніше повідомлялося, чому сонячні панелі розчарували всіх. Встановлення сонячних електростанцій наступного року, як очікується, сповільниться вперше за 20 років, оскільки зміни в політиці та насичення основних ринків стримують попит.
