Рекорд эффективности тонкопленочных солнечных элементов

Совершенствуя методы сбора солнечной энергии Центр по исследованиям солнечной энергии и водородным исследованиям Баден-Вюртемберга (Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg, ZSW) установил новый мировой рекорд. Исследователи из Штутгарта повысили эффективность CIGS тонкопленочных солнечных элементов до 20,8%. Эта цифра является рекордом для фотоэлектрических солнечных преобразователей и впервые превышает эффективность доминирующих на рынке солнечных батарей из поликристаллического кремния. Новые результаты исследований, вероятно, со временем приведут к дальнейшему снижению стоимости солнечной энергии.

Площадь рекордного солнечного элемента из диселенида меди индия галлия (copper indium gallium diselenide, CIGS) составляет 0,5 кв. см, что является обычным размером для экспериментальных ячеек. Он был изготовлен в лабораторных условиях с использованием процесса синхронного испарения, который может быть адаптирован для промышленного производства.

«Наш новый рекорд показывает, что тонкопленочные технологии CIGS по-прежнему обладают неиспользуемым технологическим и экономическим потенциалом», - рассказывает профессор доктор Михаэль Повалла (Michael Powalla), член Совета и руководитель отдела фотоэлектрики ZSW.

Успех ученых из Штутгарта превзошел их собственное прежнее достижение. Ранее им удалось получить значение эффективности CIGS солнечных элементов на стекле 20,3%. Однако еще более важно, что достигнутая рекордная эффективность превышает пиковую производительность ячеек из поликристаллического кремния 20,4%. Доминирование на рынке поликристаллических ячеек продолжается почти 30 лет, но теперь пленки на основе CIGS продемонстрировали свои преимущества. Результат официально подтвержден Институтом Фраунхофера для солнечных энергетических систем (Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems).

Теперь ZSW работает над расширением оптимизированного CIGS процесса до модулей. «Это может занять немного времени, чтобы более высокая эффективность была отражена в производстве», считает Повалла. «Но [эффективность] коммерческих модулей 16-18% возможна в ближайшие несколько лет. Для рынка стандартных CIGS модулей в настоящее время доступна эффективность от 14 до 15%, модуль всегда имеет более низкую эффективность, чем отдельные солнечные ячейки».

Успех ZSW стал результатом интенсивной научно исследовательской деятельности, поддерживаемой федеральным Министерством окружающей среды и землей Баден-Вюртемберг на протяжении ряда лет. Промышленным партнером Центра является компания Manz AG, выпускающая готовые производственные линии для изготовления модулей с использованием технологий, разработанных учеными.

В сравнении со стандартными солнечными панелями, тонкопленочная фотоэлектрика сохраняет материалы и энергию, так как предполагает использование покрытий толщиной всего в несколько микрометров. Этот фактор имеет большое значение для эффективности производства и сокращения затрат. Эксперты согласны с тем, что новый рекорд демонстрирует огромный потенциал CIGS технологии и позволит сделать солнечные фотоэлектрические преобразователи еще более эффективными и рентабельными.