Прорыв в солнечной энергетике? Как серебро увеличивает мощность кестеритовых батарей

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com

Солнечная энергетика — один из столпов будущего энергоснабжения, и ученые неустанно ищут пути повышения эффективности и снижения стоимости солнечных элементов. Одним из перспективных направлений являются тонкопленочные фотоэлементы на основе кестерита (CZTSSe) — соединения меди, цинка, олова, серы и селена. Эти материалы привлекательны своей доступностью и экологичностью, в отличие от редких и дорогих элементов, используемых в традиционных кремниевых батареях. Однако до недавнего времени кестеритовые фотоэлементы уступали по эффективности, что сдерживало их широкое применение.

Корейским исследователям удалось совершить прорыв, значительно повысив КПД кестеритовых элементов. Секрет успеха — в тонкой настройке состава материала путем легирования серебром. Это не просто добавление нового компонента, а целенаправленное воздействие на процессы, происходящие внутри материала на атомарном уровне.

Город будущего, иллюстрация
Город будущего, иллюстрация
Автор: ИИ Copilot Designer//DALL·E 3 Источник: www.bing.com

Главная проблема, с которой сталкивались разработчики кестеритовых фотоэлементов, — это рекомбинация электрон-дырочных пар, ведущая к потерям тока и снижению эффективности. Кроме того, технологический процесс изготовления этих элементов достаточно сложен, и одним из «узких мест» является потеря олова при высоких температурах.

Добавление серебра в прекурсор — исходный материал для создания фотоэлемента — решает сразу несколько задач. Во-первых, серебро препятствует потере олова, стабилизируя состав материала. Во-вторых, оно катализирует рост кристаллов кестерита, позволяя получать более однородную и упорядоченную структуру. Крупные и качественные кристаллы — залог эффективного преобразования солнечного света в электричество, так как меньше дефектов означает меньше центров рекомбинации.

Однако, как показало исследование, важна не только концентрация серебра, но и точное место его внедрения в структуру прекурсора. Ученые обнаружили, что некорректное легирование может, наоборот, привести к образованию кластеров дефектов, ухудшая характеристики элемента. Это связано с тем, что серебро может влиять на формирование сплава меди и цинка, нарушая оптимальное распределение элементов в материале. Таким образом, исследование подчеркивает важность тщательного контроля за каждым этапом технологического процесса.

Солнечная панель, иллюстрация
Солнечная панель, иллюстрация
Автор: ИИ Copilot Designer//DALL·E 3 Источник: www.bing.com

Легирование серебром также положительно влияет на абсорбирующий слой фотоэлемента. Образующийся жидкий материал способствует росту кристаллов, повышая плотность и однородность слоя. Это улучшает энергетическую структуру материала, способствуя более эффективному переносу заряда и минимизируя потери.

Результаты корейских ученых — важный шаг в развитии кестеритовых фотоэлементов. Тонкая настройка состава материала с помощью легирования серебром открывает путь к созданию высокоэффективных и недорогих солнечных батарей, способных конкурировать с традиционными технологиями и приблизить нас к будущему, основанному на чистой и доступной солнечной энергии.

0 комментариев

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Одна победа и четыре подиума: вспоминаем самые яркие моменты карьеры Эстебана Окона в Формуле-1

Эстебан Окон был досрочно уволен из американской команды «Хаас» и не имеет контракта на сезон 2027 года. Шансов найти место в Формуле-1 у французского гонщика немного, поэтому его карьера,...

Почему «Чёрную пятницу» назвали чёрной и при чём здесь полиция

В конце ноября магазины вывешивают объявления о «Чёрной пятнице» и обещают большие скидки. На распродажах предлагают телевизоры, одежду, мебель и почти всё остальное. Название у этого дня довольно...

Почему морозилку холодильника десятилетиями ставили сверху, а теперь опускают вниз

Многие помнят двухкамерный холодильник, у которого маленькая морозилка с шубой инея пряталась наверху за отдельной дверцей. У современных моделей морозильная камера снизу и состоит из выдвижных...

Зачем на монетах делают насечки? Как ребристый край защищал деньги от воров

Достаньте прямо сейчас из кармана или кошелька любую металлическую монету. Проведите ногтем по ее ребру. Чувствуете эти мелкие, ритмичные бороздки? Этот шершавый ободок в среде коллекционеров и...

Банкомат без банковской карты: как машина Barclays выдавала наличные в 1967 году

27 июня 1967 года перед отделением Barclays в лондонском Энфилде собралась толпа. В стене банка появилось устройство, похожее скорее на сейф с клавиатурой, чем на современный банкомат....