Радиофизики ТГУ увеличат КПД солнечных батарей в два раза

Аспирант РФФ Антон Пищагин под руководством профессора Андрея Коханенко разрабатывает наноструктуры на основе кремния для преобразования солнечной энергии в электрическую. Эти материалы позволят в два раза увеличить КПД солнечных батарей.

Основываясь на результатах экспериментов с уже полученными собственными полупроводниковыми наноструктурами, ученые ТГУ планируют увеличить КПД солнечных элементов до 35-40%. При этом максимальная возможная эффективность таких батарей, по теоретическим подсчетам, составляет 53%.

Подобные разработки ведутся в научно-исследовательских центрах США, Канады, Германии, Франции, Японии, однако эффективность зарубежных кремниевых солнечных элементов не превышает 25 %, а солнечных элементов с квантовыми точками – всего 12%.

– Один из способов повышения эффективности солнечных элементов на основе кремния – это напыление германиевых квантовых точек,– говорит Антон Пищагин. – Использование таких точек позволит собирать солнечную энергию в диапазоне видимого и инфракрасного излучений (вплоть до 1,6 мкм) и соответственно повышать эффективность преобразования солнечной энергии в электрическую.

По словам аспиранта, сейчас многие исследователи работают со структурами на основе арсенида галлия, однако структура кремниевых солнечных элементов с квантовыми точками значительно проще, что делает их изготовление дешевле. Для сравнения, арсенид-галлиевые солнечные элементы состоят из нескольких каскадов многослойных структур, каждый из них поглощает энергию в отдельном диапазоне, для поглощения и преобразования того же самого количества энергии достаточно одного каскада многослойной кремниевой структуры.

На данный момент ученые РФФ определяют оптимальное количество атомных слоев, их структуру, толщину, концентрацию островков германия и прочие параметры для повышения КПД.

Добавим, что солнечная энергетика является сейчас самым экологичным источником энергии. Солнечные батареи можно использовать в космической, военной и гражданской отраслях, при построении электростанций различного назначения – от систем автономного электропитания загородного дома до обеспечивающих электроэнергией целые регионы.

Антон Пищагин – аспирант кафедры квантовой электроники и фотоники РФФ ТГУ. В 2016 году он стал победителем в номинации «Технологии в сфере энергетики и потребления энергоресурсов» на всероссийском конкурсе «Молодой инноватор года».