Изследователски екип от Caltech е разработил нов фотоволтаичен материал, който има ефективност, сравнима с най-добрите материали, използвани в момента, но е с много по-ниска цена. Той представлява съвкупност от силициеви нанонишки, които поглъщат светлината и метални наночастици, които я отразяват, като всичко това е включено в полимерна обвивка.

Според математическите модели материалът може да преобразува между 15 и 20% от енергията на слънчевата светлина в електричество. В същото време за изработването на соларни клетки от него се използва едва 1% от силицият, който би бил вложен в класическите соларни клетки с подобни характеристики. Това е предпоставка за драматично понижаване на цената на фотоволтаиците.

Ключът към високата производителност на новият материал е неговата способност да улавя светлината. Колкото по-дълго един фотон се движи в активната част на фотоклетката, толкова по-голяма е вероятността да избие свободен електрон.

Всички високопроизводителни фотоволтаични клетки имат антирефлексно покритие, което спомага за по-доброто поглъщане на светлината. Но те имат далеч по-голяма дебелина на силициевата основа, както и при изработването им има много висок процент на отпадъци.

Това не е първият пример за фотоволтаични клетки с нанонишки, новото е добавянето на отражателните наночастици. Ръководител на изследователския екип, създал новият композитен материал е Harry Atwater, професор по приложна физика и материалознание в Caltech. Екипът му използва матрица за многократна употреба, върху която се формират нанонишките.

След това те се покриват с антирефлексно покритие и се заливат с полимерен материал, в който са добавени частици алуминий с наноразмери. След като полимерът се втърди, той се отделя от матрицата като стикер. Над 90% от новополученият материал се състои от евтиния полимер, а самата матрица може да се използва отново. Именно тя определя диаметърът на нанонишките и гъстотата, с която те растат.

Въпреки че материалът е гъвкав, той има качествата на силициевите фотоволтаични материали. Той може да погълне 85% от попадналата върху него светлина, като 95% от фотоните в нея ще генерират свободен електрон. Все още екипът не е разкрил данни за генерираното електричество.

Използването на подобни материали освен че ще доведе до пряко понижаване на цената на фотоволтаиците, ще се отрази и на самото им производство. При положение, че ще се полага по-малко материал, поточните линии ще бъдат по-къси, капиталовите разходи за изграждането им по-малки, сроковете за изграждане на нови фабрики – по-кратки.

Екипът на Atwater вече е започнал работа по използване на новия композитен материал за изработване на соларни клетки. „Предстои ни рутинна и не толкова интересна инженерна работа” – казва той. „Въпреки, че техниката за създаване на новия материал е иновационна, тя може да се модифицира до съвкупност от добре познати и използвани вече методи, които лесно могат да се скалират и ползват в промишлени мащаби.” – добавя той.

По материали от:
http://www.technologyreview.com/energy/24665/page1/