Галогены увеличили КПД солнечных элементов на 25%

Группа американских и канадских ученых открыла новый метод повышения эффективности солнечных батарей. Химики обнаружили, что галогены ускоряют перенос электронов и тем самым повышают КПД. В исследовании, результаты которого опубликованы в журнале Nature Communications, были использованы не традиционные кремниевые модули, а сенсибилизированные красителем солнечные элементы.

Сенсибилизированные красителем солнечные элементы считаются наиболее дешевыми и простыми в производстве, однако они обладают достаточно низкой эффективностью. Конверсия таких модулей не превышает 7-14%. Повысить этот показатель удалось команде ученых из Университета Британской Колумбии и Университета Северной Каролины в Чапел-Хилл.

Как поясняет Science Daily, сенсибилизированные красителем солнечные батареи состоят из электролита, двух электродов и тонкой полупроводниковой пленки, покрытой светопоглощающей краской. Как только свет попадает на краску, она выпускает электроны на полупроводник, затем процесс переходит на электроды — таким образом генерируется ток. Для эффективной работы системы важно, чтобы электролит постоянно «поставлял» краске электроны.

Увеличить стабильность этого переноса удалось с помощью галогенов. Химики испытали четыре типа краски, в состав которых входили фтор, бром, хлор и йод. В результате КПД модулей повысилось на 25%. Оказалось также, что размер галогена влияет на эффективность. Краски с содержанием йода, который по радиусу в два раза превышает фтор, оказались в три раза более производительными.

Ученые отметили, что галогены редко применяют в солнечной энергетике. Они формируют неустойчивые связи, которые сохраняются не больше 10 микросекунд. Однако исследование доказывает, что этого достаточно, чтобы значительно повысить КПД солнечных модулей. Дальнейшие разработки помогут создать более эффективные и при этом дешевые солнечные модули.