Корпорация IBM объявила о том, что ее ученым удалось создать модуль солнечной батареи, у которого основной слой, поглощающий бóльшую часть света для преобразования в электрический ток, полностью состоит из соединения распространенных и легкодоступных химических элементов.

Кестеритовая структура на стеклянной основе тонкопленочного фотогальванического элемента.

Установлен новый рекорд эффективности кестеритовой солнечной батареи. Солнечный элемент, содержащий медь, олово, цинк, серу и/или селен, демонстрирует коэффициент полезного действия в 9,6%, что на 40% выше предыдущего показателя, достигнутого для этого набора элементов.

«Энергия, которую можно получить из излучения Солнца, поступающего на Землю в течение часа, превышает энергию, которую планета потребляет за год, однако вклад солнечной энергетики в общемировую систему снабжения электроэнергией составляет сейчас менее 0,1%, прежде всего из-за высокой стоимости, — рассказывает доктор Дэвид Митци, возглавляющий группу исследователей IBM Research, которые разработали новый солнечный элемент. — Поиск путей создания технологии солнечных батарей, которая по затратам в расчете на ватт сопоставима с традиционными способами выработки электроэнергии и которая обладает потенциалом выхода на тераваттный уровень, стал главным направлением наших исследований».

Новый солнечный элемент отличается от предшественников также тем, что он был создан с использованием решений и подходов, основанных на наночастицах, а не популярного, но дорогостоящего вакуумного метода. Технологические изменения позволят, как ожидается, значительно уменьшить производственные затраты, поскольку они согласуются с передовыми методами нанесения светопоглощающих слоев (печать, покрытие, наносимое погружением и распылением, литье пленки), которые характеризуются высокой производительностью и высоким же коэффициентом использования материалов.

Существующие тонкопленочные панели солнечных элементов, основанные на сложных полупроводниках, демонстрируют коэффициент полезного действия на уровне 9–11%. В этих элементах чаще всего применяются два дорогостоящих химических соединения — селенид меди, индия и галлия и теллурид кадмия. Ранее при попытке создания дешевых солнечных панелей на основе соединений, включающих широко распространенные элементы и не содержащих индия, галлия или кадмия, не удавалось превысить барьер КПД в 6,7%.

IBM не планирует выпускать солнечные батареи, но готова начать переговоры с производителями солнечных элементов.

Ученые описали свое достижение в области тонкопленочной фотогальванической технологии в журнале Advanced Materials.

Подготовлено по материалам IBM.