Ученые достигли нового рекорда эффективности солнечных элементов из арсенида галлия

Исследователи из университета Арканзаса недавно объявили о достижении нового рекорда в эффективности солнечного элемента размерами 9 х 9 мм, изготовленного из арсенида галлия. После нанесения на поверхность элемента тонкого слоя оксида цинка они зафиксировали КПД преобразования на уровне 14 процентов.

Небольшой массив – размерами 9 на 12 – из солнечных элементов на основе арсенида галлия может генерировать электроэнергию, достаточную для работы небольших светодиодов и других устройств. Но благодаря модификации поверхности, элементы могут быть соединены в большие массивы для питания масштабных объектов – жилых домов, спутников или даже космических аппаратов.

Полупроводник арсенид галлия является сегодня перспективной альтернативой кремнию для изготовления не только солнечных батарей, но и производства интегральных схем и светодиодов. Модификация поверхности, достигнутая посредством химического синтеза тонких пленок, наноструктур и наночастиц оксида цинка, позволила уменьшить процент отражения солнечного света – и элемент теперь может поглощать больше фотонов для преобразования их в электричество.

Однако, исследователи заявляют, что 14 процентов эффективности преобразования солнечных элементов с новым покрытием – это не предел. Теоретический максимум составляет 33 процента, и им есть еще к чему стремиться. По мнению ученых, оксид цинка как материал замечателен тем, что он не токсичен и его легко синтезировать.

Также исследователи утверждают, что покрытие из оксида цинка позволит значительно – до 63 процентов – увеличить эффективность солнечных элементов, изготовленных из индий-арсенида с квантовыми точками из арсенида галлия, что делает их идеальными для дальнейшего развития солнечных батарей.

Параллельно ученые из Арканзаского университета работают над увеличением функциональности полупроводников, в частности, арсенида галлия, созданием наноструктурных антибликовых покрытий и самоочищающихся поверхностей для солнечных батарей. Конечной целью ученых является создание и тестирование фотоэлектрических устройств с наибольшей эффективностью преобразования солнечной энергии.