Многослойные батареи — прорыв в преобразовании солнечной энергии

Многослойные солнечные модулиУчеными была предложена новая конструкция солнечных батарей. Батареи должны изготавливаться из сплава трех металлов — кадмия, селена и теллура, причем концентрация в слоях двух последних металлов должна различаться. По мнению ученых, таким образом можно улучшить работу модулей преобразования солнечной энергии в электрический ток и повысить КПД солнечных батарей, который до сегодняшнего дня не поднимался выше 7%. Преимуществом новой технологической схемы является и уменьшение денежных затрат на производство оборудования.

Технология производства многослойных батарей с помощью напыления в вакууме была освоена уже достаточно давно, однако теперь оказалось возможным во многом упростить все процессы, в частности напыление в вакуумной камере заменить простым осаждением. Разработка группы австралийских ученых из объединения научных и прикладных исследований и университета в Мельбурне стала продолжением этой идеи. Открытие заключалось в изготовлении и испытании многослойного сплава кадмия, теллура и селена, в котором с каждым слоем соотношение массовой доли селена и теллура изменялось бы по определенным закономерностям и расчетам.

Многослойные структуры формировались исследователями с помощью совмещения нескольких проводящих поверхностей, покрытых раствором, содержащим нанокристаллы селена-теллура и селена-кадмия диаметром около 5 нанометров. Далее получившаяся пленка обрабатывалась химически и термически, в результате чего диаметр нанокристаллов увеличивался до 50–100 нанометров. Оптические и электронные свойства после такой обработки улучшаются, структура начинает функционировать как преобразователь энергии солнечных лучей в электрический ток. Для того чтобы получить поверхность нужной толщины, данный процесс повторяется не один раз, после чего поверх полученной структуры наносится тонкий слой оксида цинка, выполняющего роль своеобразного регулятора.

При нагревании выше 350 градусов полученная структура не остается набором слоев разных кристаллов и не распадается, а наоборот превращается в сплав, физические свойства которого значительно отличаются от обычного чистого сплава этих трех металлов. По сравнению с ним новый сплав позволяет расширить спектр поглощаемых волн, реагируя, в частности, и на инфракрасные волны, которые концентрируют в себе до 40% солнечной энергии.