Naujas saulės elementų pagrindas — skylėtas kaip sūris

Vienas iš galimų ilgalaikių sprendimų, siekiant nebrangios pramoninės saulės elementų gamybos iš gausiai aptinkamų neapdirbtų medžiagų, yra amorfinio bei mikrokristalinio silicio sudvejintieji saulės elementai, atsiperkantys per metus. Pasak Milano Vanečeko (Milan Vanecek), vadovaujančio fotovoltinių tyrimų grupei Fizikos institute Prahoje (Čekija), tokių saulės elementų trūkumas yra tai, jog stabilios plokštės efektyvumas yra mažesnis už dabar didžiąją rinkos dalį užimančio kristalinio plokštelių pagrindo silicio efektyvumą.

„Tam, kad amorfinio ir mikrokristalinio silicio saulės elementai būtų stabilesni, jie privalo būti labai ploni dėl itin mažo atstumo tarp elektrinių kontaktų, tačiau tuomet optinė sugertis pasidaro nebepakankama, – pažymi mokslininkas. – Tai iš esmės plokšti įrenginiai. Amorfinio silicio storis siekia nuo 200 iki 300 nanometrų, o mikrokristalinis silicis yra storesnis už 1 mikrometrą“.

Tyrėjų komandos sukurta struktūra orientuota į optiškai storus saulės elementus, pasižyminčius stipria sugertimi, bet tuo pačiu metu atstumas tarp elektrodų paliktas itin mažas. Savo pasiekimus mokslininkai pristatė žurnale „Applied Physics Letters“.

„Mūsų naujoji trimatė saulės elementų struktūra yra paremta ištobulinta sugėriklio nusodinimo technologija, kuri jau sėkmingai naudojama gaminant amorfinio silicio pagrindo elektroniką skystųjų kristalų vaizduokliams, – teigia M. Vanečekas. – Mes tik pridėjome naują nanostruktūrinį padėklą, kuris naudojamas saulės elemento nusodinimui“.

Šį nanostruktūrinį padėklą sudaro cinko oksido (ZnO) nanostulpelių matrica, į kurią galima žiūrėti kaip į „šveicariško sūrio“ korių struktūrą, sudarytą iš mikroskylių arba nanoskylių, išėsdintų ant permatomo laidaus cinko oksido sluoksnio.

„Šis modelis pasirodė tinkamas saulės elementų nusodinimui, – pasakoja M. Vanečekas. – Naujosios struktūros potencialas įvertintas dabartiniams daugiakristaliniams saulės elementams, užimantiems didžiąją saulės elementų rinkos dalį. Žymiai mažesnė amorfinio ir mikrokristalinio silicio plokščių, pasižyminčiu daugiakristalinio silicio efektyvumu (nuo 12 iki 16 procentų), kaina galėtų suteikti rimtą postūmį pramoninei gamybai“. Tolesnis tyrėjų komandos žingsnis – optimizacija ir efektyvumo gerinimas.