Иновация в CIGS слънчевите клетки ги прави още по-ефективни и конкурентни пред силициевите им аналози (снимка: CC0 Public Domain)
Нова и много тънка слънчева клетка използва волфрамов сулфид като полеви слой на задната повърхност за постигане на 25,7% ефективност на преобразуването на слънчевата светлина. Според своите създатели, иновацията може да бъде включена в конвенционалните слънчеви клетки на база CIGS, за да подобри тяхната ефективност и да намали цената на абсорбиращия материал.
Изследователи от Националния технологичен институт „Visvesvaraya“ в Индия предложиха нова структура за соларни клетки от медно-индиево-галиев диселенид (CIGS), използваща волфрамов дисулфид (WS2) като полеви слой на задната повърхност (BSF).
BSF слоевете се състоят от по-силно легирана област на задната повърхност на слънчевата клетка и обикновено се използват за увеличаване на напрежението на устройството. Волфрамовият дисулфид – изключително хлъзгаво, сухо филмово смазочно покритие, което функционира при тежки условия – може да се използва в слънчевите клетки като слой за транспортиране на електрони и като буферен слой. А нанолистовете и наночастиците на база WS2 обикновено се прилагат в наноелектрониката, оптоелектрониката, газовите сензорни устройства, устройства за съхранение на енергия.
„Новостта на тази разработка е в това, че за първи път при CIGS слънчеви клетки е постигната ефективност от 25,7% при 200 нм дебелина на CIGS абсорбиращия слой и 50 нм дебелина на слоя на полето на задната повърхност“, посочи водещият автор на изследването Сушама М. Гирипундже.
Това изтъняване на CIGS клетките има за цел намаляване на потреблението на редкоземни материали като индий и галий, както и намаляване на цената на ват. „Въздействието ще бъде очевидно в мащаба на масовото производство на слънчеви клетки на база CIGS“, добави авторът. „Подобен вид структура не е разработвана по-рано, доколкото е известно на авторите“.
Учените са симулирали работата на устройството при стандартни условия на осветеност и са установили, че то постига ефективност на преобразуване от 25,7% и напрежение на отворена верига от 0,81 V. Според тях, новата разработка може да бъде вградена в конвенционалните слънчеви клетки на база CIGS, за да се подобри тяхната ефективност и да се намали цената на абсорбиращия материал.
Откритието е от значение, тъй като тънкослойните слънчеви клетки стават все по-популярни и намират все повече приложения, конкурирайки се с традиционните плоски и правоъгълни панели от силиций. CIGS модулите произвеждат 10-15% повече електричество на годишна база в сравнение със силициевите си събратя, могат да са изключително гъвкави, значително по-малко се влияят от негативните ефекти на високите температури на околния въздух. Обичайно са чисто черни.
Интересът към тях идва и от факта, че активната субстанция за улавяне и преобразуване на слънчевата светлина може да се нанася върху всякаква повърхност, което прави възможно създаването на слънчеви клетки върху гъвкаво фолио. А това отваря огромен спектър от нови възможности за превръщане на обикновени повърхности в такива, които произвеждат слънчево електричество.