Немецкие ученые работают над увеличением КПД солнечных батарей

20 Ноя

Специалисты Технологического института Карлруэ (Германия) сумели перенести наноструктуру крыльев бабочки на солнечные элементы, что позволило повысить теоретический лимит коэффициента поглощения света на 200%.

Крылья бабочки парусника кирказонового (Pachliopta aristolochiae), внешне полностью черные, покрыты наноотверстиями, которые помогают абсорбировать свет. Ученые решили воспроизвести эти структуры в слое кремния, покрывающего тонкую как пленка солнечную ячейку. Так как солнечный свет, отраженный от гладкой поверхности солнечных элементов, теряется впустую.

Как оказалось в ходе анализа, коэффициент поглощения перпендикулярно падающего света на покрытые наноотверстиями экспериментальные солнечные элементы вырос на 97% по сравнению с гладкой поверхностью и продолжал постепенно расти до 207% при угле падения в 50 градусов. Ученые отмечают, что это особенно интересно для европейских условий, где преобладает рассеянный свет, который падает на солнечные элементы под вертикальным углом.

Прежде чем перенести наноструктуры на солнечные элементы, исследователи определили диаметр и расположение наноотверстий в крыле бабочки. Их просканировали электронным микроскопом, затем проанализировали коэффициент абсорбции света для различных схем расположения отверстий. После была проведена компьютерная симуляция, и обнаружено, что наиболее стабильный коэффициент абсорбции дает неупорядоченное расположение отверстий различного диаметра. Такую структуру они и перенесли на слой фотоэлемента, отверстия в котором различались по диаметру от 133 до 343 нм.

Однако, это не значит, что производительность фотоэлементов также возрастет в три раза — 200% — это теоретический лимит КПД. Потому что помимо абсорбции света важное значение имеют и другие факторы.

По материалам: GreenEvolution