Полупрозрачные солнечные панели без кремния смогут конкурировать с обычными фотоэлементами

Эксперты из Стэнфордского университета в сотрудничестве с бельгийским исследовательским центром Imec разработали новый метод, позволяющий масштабировать производство полупрозрачных и недорогих солнечных элементов с использованием вольфрама вместо кремния. Об этом сообщает interestingengineering.com.

Дихалькогенидные переходные металлы, или TMD, имеют высокие коэффициенты поглощения солнечного света. TMD являются двумерными, очень гибкими и могут быть применены на различных поверхностях. Такие материалы можно использовать для изготовления полупрозрачных солнечных элементов, которыми можно было бы застеклить окна. Однако процесс производства таких батарей весьма сложен.

Исследователи разработали новую технологию производства TMD, которая может производить пленки диселенида вольфрама (WSe2) в масштабе пластины со слоистой структурой. Эта технология увеличила время жизни носителей заряда материала до 144 нс, что в 14 раз больше, чем у любой ранее произведенной пленки TMD. Распыленную многослойную пленку WSe2 толщиной не более 30 нм ученые разместили на пластине толщиной 150 мм и использовали два подхода к селенизации: твердый источник селена (SS-Se) или прекурсор селенида водорода (H2Se).

Твердотельный селен требует более высокой температуры, 900 градусов Цельсия, тогда как селенизация H2Se может происходить при 650 градусах Цельсия. Независимо от используемого процесса, полученная пленка WSe2 имеет ширину запрещенной зоны от 1,2 до 1,3 эВ, что делает ее идеальной для использования в солнечной батарее.

По словам специалистов, за счет улучшения легирования и контактов солнечная батарея может достичь эффективности преобразования энергии 22,3%. Это сопоставимо с коммерчески доступными солнечными панелями и открывает путь для широкого использования гибких фотоэлементов в различных приложениях.

Исследователи добавили, что более высокие сроки службы носителей солнечных батарей WSe2 могут обеспечить номинальную мощность 64 Вт на грамм в упакованной ячейке или до 3 Вт на грамм в солнечном модуле. Процесс производства не только прост, но и малозатратен, что обещает новое будущее как для фотовольтаики, так и для наноэлектроники.