Исследователи из Универститета Лунда, Швеция, опубликовали в журнале Science результаты исследований, показывающие, что нанопроводники способны стать основой для эффективных и дешевых солнечных элементов. Исследования по созданию солнечных ячеек из нанопроводников в последнее время на подъеме по всему миру. До недавнего времени эффективность 10% казалась недостижимой мечтой для фотоэлектрических преобразований подобного типа. Коллектив из Лунда во главе с доктором Магнусом Боргстремом (Magnus Borgström) сообщили о достижении эффективности 13,8%.

Пока что нанопроводниковые солнечные батареи не вышли за пределы научных лабораторий, однако в будущем планируется строительство крупных солнечных объектов на их базе на территории солнечных регионов, таких как юго-запад США, юг Испании и Африка.

«Наша цель, прежде всего, показать, что это действительно возможно, использование нанопроводников для производства солнечных батарей», - заявил доктор Боргстрем.

Нанопроводники, о которых идет речь, изготовлены из полупроводникового материала фосфита индия и работают словно антенны, поглощающие солнечный свет и генерирующие энергию. На каждый квадратный миллиметр поверхности фотоэлектрического преобразователя приходится до 4 миллионов нанопроводников. Единица поверхности ячеек из них способна производить в несколько раз больше энергии, чем аналогичная площадь современных кремниевых панелей.

Ученые из Лунда установили идеальный диаметр нанопроводников и способ их синтеза. «Правильный размер имеет большое значение для нанопроводников, чтобы поглотить максимальное количество фотонов, насколько это возможно. Отличие всего в несколько десятков нанометров очень мало, но приводит к значительной потере функциональности», - пояснил Магнус Боргстрем.

Современные кремниевые солнечные элементы, обычно используемые в быту одиночными хозяйствами популярны ввиду своей относительной дешевизны, но не отличаются высокой эффективностью. Они улавливают лишь ограниченную часть энергии солнечного излучения. Причина в том, что один материал способен поглощать лишь часть светового спектра.

Решением проблемы являются сочетание различных типов полупроводниковых материалов, чтобы в сумме улавливать максимально широкую часть спектра солнечного излучения. Недостатком такого метода является дороговизна, что ограничивает его использование лишь в нише приоритетных решений, таких как оборонные технологии и космические аппараты.

Однако в рамках технологии нанопроводников аналогичные сочетания стоят гораздо дешевле. Исследователи из Лунда пришли к выводу, что нанопроводники могут производить столько же энергии, как и тонкопленочные солнечные ячейки, но при этом занимать в десять раз меньшую площадь.

Исследования проводились в рамках проекта AMON-RA, финансируемого Евросоюзом. По словам Кнута Депперта (Knut Deppert), профессора физики Университета Лунда и координатора проекта, исследования будут продолжены. Ученые надеются достичь еще большей эффективности нанопроводниковых фотопреобразователей, чем 13,8%.



Твитнуть