Немски изследователи са проучили какви характеристики трябва да притежава идеалната рециклируема слънчева клетка и са стигнали до заключението, че рециклируемостта противоречи на традиционни критерии като ефективност, стабилност и цена.
„Основната ни идея беше да се проучи как би се променил основният дизайн на слънчева клетка, ако се вземе предвид рециклирането“, каза водещият автор на изследването Иън Мариус Петерс от немския изследователски институт Forschungszentrum Jülich. „Когато търсим добър материал за изработка на слънчева клетка, определящите параметри са абсорбционна способност, живот на носителите на заряд и мобилност. С напредването ни към масово произвеждани модули се появяват и други параметри, които са от значение за генерирането на електроенергия на ниска цена”.
Полето се разширява допълнително, когато се включи устойчивостта, допълва Петерс. „За тази цел въведохме набор от параметри, описващи химическата адхезия в и между слоевете, както и параметър, описващ присъщата ентропия“, уточнява той.
Намирането на идеалната рециклируема слънчева клетка сега се превръща в оптимизационен проблем за всички тези параметри, казват екипът.
„Предизвикателството е, че някои от тях имат противоположни изисквания. Например, бих искал да имам много стабилен модул, но в същото време бих искал такъв, в който компонентите са лесно разделими. Има още няколко противоречиви изисквания. В резултат, изкуството на проектирането на идеалната рециклируема слънчева клетка се превръща в намиране на добри компромиси между тези противоречиви изисквания“, споделят разработчиците.
Рециклируемостта на слънчевата клетка е „вкоренена“ в химията и физиката, подчертава изследването „Идеалната рециклируема слънчева клетка“, публикувано в Nature Reviews Chemistry. Три ключови параметъра определят свързването на съставните ѝ слоеве:
- силата на свързване между вътрешните слоеве, която се отнася до вътрешната кохезия на използваните материали;
- междуслойното свързване, което определя кохезията между слоевете на клетката;
- контрастът на свързване между съседните слоеве, който е ключов за селективното разделяне слой по слой.
Друг важен фактор е това, което учените описват като заключена ентропия – тя определя степента на структурно и композиционно смесване, създадено от производствените процеси. „Това отразява как процеси като дифузия или легиране заплитат материалите, увеличавайки енергията и сложността на разделянето в края на живота на фотоволтаиците“, обясняват учените.
Изследователската група подчертава, че всички тези параметри са по някакъв начин „взаимозависими“ и че присъщите компромиси между тях са неизбежни, като усложнението от отчитането на тези елементи влияе върху ефективното рециклиране.
Екипът стига до заключението, че насочването към висока ефективност на слънчевите клетки може да доведе до структурни конфликти с рециклируемостта, тъй като най-ефективните фотоволтаични устройства имат силно интегрирани архитектури.
