Объединение аморфного и монокристаллического кремния: новый рекорд эффективности фотоэлементов

На этой неделе институт микроинженерии в Нешателе от EPFL представил на Европейской конференции солнечной энергетики во Франкфурте новые «гибридные» фотоэлектрические элементы с эффективностью преобразования энергии в 21,4 процента – самый высокий на сегодняшний день показатель для данного типа подложки. Ученые считают, что этот прорыв будет способствовать снижению стоимости солнечных элементов.

В среднесрочной перспективе фотоэлектрические элементы стоимостью всего в 2500 долларов США будут способны обеспечить электроэнергией четыре средних домохозяйства. Это многообещающий сценарий стал возможным, благодаря инновационной технологии команды исследователей под руководством профессора Кристофа Баллифа, директора Фотоэлектрической лаборатории (PVlab).

PVlab специализируется на разработке тонкопленочных солнечных элементов и в течение нескольких лет работала над «гибридной» технологией, более известной как технология гетероперехода, которая способствует увеличению эффективности захвата солнечных лучей. Последний вариант технологии – наложение бесконечно малого слоя, в одну сотую микрона, из аморфного кремния на обе поверхности кристаллической кремниевой пластины. В результате ученые получили своеобразную солнечную «сэндвич-панель» на основе монокристаллического кремния, которая позволила достичь нового рекорда эффективности преобразования – 21,4 процента. В настоящее время наибольший показатель КПД преобразования монокристаллического кремния составляет 18 – 19 процентов. Кроме того, ученые измерили напряжение холостого хода нового фотоэлемента – оно составило 726 мВ, что тоже является достижением.

Как отмечают исследователи, коммерциализация новой технологии может занять несколько лет. Исследование было частично профинансировано как комиссия для группы Roth and Rau Switzerland, чья материнская компания, Meyer Burger, уже начала производство машин, предназначенных для сборки новых фотоэлементов по технологии гетероперехода. В течение трех – пяти лет ученые рассчитывают достичь себестоимости в 100 долларов за квадратный метр фотоэлемента, при этом производительность поверхности составит от 200 до 300 кВт*ч электроэнергии ежегодно.