ПОСЛЕЗАВТРА

Нанопечать повысила эффективность солнечных панелей

Солнечные панели претерпели значительные изменения за последние 20 лет, а их эффективность и мощность увеличилась в 1000 раз. Однако сегодня человечество приблизилось к пределам физической эффективности кремния, из которого изготавливается большинство фотоэлементов для солнечных панелей. По этой причине ученые активно ищут альтернативные решения, позволяющие повысить эффективность и экологичность новых панелей при одновременном снижении их себестоимости.

 Наиболее перспективной заменой кремниевым ячейкам являются фотоэлементы из перовскита, обладающие большей эффективностью преобразования солнечной энергии (выше 26%), а также простотой и дешевизной производства. Однако перовскит имеет и ряд недостатков, которых лишен кремний. По этой причине одной из задач, стоящих перед учеными, является объединение кремния и перовскита в рамках одной солнечной панели, а также одновременное снижение паразитного поглощения и оптических потерь от отражения. 

Дело в том, что для снижения потерь от отражения в кремниевых ячейках применяют протравку коррозионными реагентами, с помощью которых создается микроскопический узор, эффективно снижающий количество отражаемого света. Однако из-за чувствительности перовскита ко многим агрессивным химикатам в перовскитовых ячейках используется менее эффективное плоское антиотражающее покрытие.

 Возможное решение данной проблемы предлагает совместная разработка Института систем солнечной энергии Фраунгофера ISE (Германия) и Варшавского университета (Польша), представляющая собой технологию создания эффективного антиотражающего покрытия методом наноимпринтинга (нанопечати). Получившийся узор, напоминающий пчелиные соты, обладает куда лучшими оптоэлектронными свойствами, а технология нанесения позволяет создавать нанометровые структуры на очень больших площадях, превышающих 100 см². Кроме того, метод прямого наноимпринтинга позволяет изготовить фотоэлемент в рамках одного техпроцесса, что критически важно для снижения себестоимости изделия. Еще одним преимуществом новой технологии является то, что наноимпринтинг не повреждает перовскит, что открывает возможность использования других антиотражающих структур, оптимизированных под конкретную архитектуру фотовольтаических ячеек.

 Наконец, новая технология оказалась совместима с тандемной конфигурацией солнечных панелей, когда в рамках одного устройства используются как керамические, так и перовскитовые фотоэлементы. Результаты работы немецких и польских исследователей были опубликованы в журнале Advanced Materials Interfaces.