Сонячні панелі ніколи не будуть колишніми: фотоелементи виготовили з незвичайного матеріалу

Дослідницька група з Університету Кафр-ель-Шейха в Єгипті вважає, що кестерит, а саме на основі сульфіду міді та цинку-олова (CZTS), годиться для створення тонкоплівкових сонячних панелей завдяки своїй поширеності, нетоксичності. Однак існує необхідність у підвищенні ККД, пише pv-magazine.com.

Вчені використовували SCAPS-1D для моделювання 1,3-еВ CZTS n-i-p сонячного елемента, щоб вивчити, як зміни товщини, ширини забороненої зони, концентрації носіїв заряду і робочої температури різних шарів, включно з шаром транспорту дірок (HTL), шаром транспорту електронів (ETL) і поглинаючим шаром, впливають на характеристики сонячного елемента.

"Оцінюючи вплив цих матеріалів на перенесення заряду, ефективність і продуктивність пристрою, було виявлено найбільш підходящий HTL для підвищення загальної ефективності CZTS фотоелементів", — заявили вони.

Пропонована тонкоплівкова структура включала фронтальний контакт з легованого фтором оксиду олова (FTO), ETL з діоксиду титану (TiO₂), поглинаючий шар CZTS, CuO в якості HTL і тильні контакти із золота (Au). Елементи випробовували за температури 300 К в умовах стандартного освітлення.

Ключовим відкриттям стало те, що підвищення робочої температури негативно позначається на продуктивності сонячних елементів, при цьому ефективність у всіх конфігураціях помітно знижується зі зростанням температури.

Після оптимізації всіх параметрів моделювання показало максимальний ККД 33,56%. Значення напруги холостого ходу, щільності струму короткого замикання і коефіцієнта заповнення склали 1,110866 В, 33,994 мА/см² і 88,87142% відповідно.

Результати підтвердили, що ідеальна товщина для досягнення максимальної ефективності в цьому пристрої становить 1 мкм. Це покращує напругу холостого ходу і знижує рекомбінацію, зазначивши, що занадто товстий шар CuO призводить до резистивних втрат і знижує напругу холостого ходу і щільність струму короткого замикання.

Раніше писали, що сонячні панелі тепер продаються "за копійки". Ціни на сонячну продукцію значно знизилися останніми роками, чому сприяли інновації та швидке розширення виробничих потужностей.