Ловите солнечные лучи с помощью кремниевых нанопроволок

Ловите лучи солнца при помощи кремниевых нанопроволок

Кремниевые солнечные детали длительное время выделялись как фактор грядущего возобновляемой энергии, но пока реальность далека от этого обещания. Хотя есть кремниевые солнечные системы, которые могут преобразовывать свет солнца в электричество с потрясающей 20-процентной эффективностью, стоимость этой энергии солнца чрезмерно высока, дабы получить какую-либо существенную выгоду. Ученые из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли (Berkeley Lab) создают другой подход, который может намного уменьшить эти расходы. Ключ к их успеху — оптимальный способ поймать свет солнца..

«При помощи создания тонких пленок из вертикальных кремниевых нанопроволок существует возможность повысить захват света нашим солнечным элементом в 73 раза», — говорит химик Пейдонг Янг, возглавлявший это исследование. «Потому как методика достижения такого великолепного улучшения захвата света практически проста, мы думаем, что наш подход собой представляет экономически жизнеспособный путь к очень эффективным и дешевым тонкопленочным солнечным элементам».

Он считается ведущим ученым в области полупроводниковых нанопроволок — одномерных полосок материала, ширина которых составляет всего одну тысячную волоса человека, а длина достигает нескольких микрон. «Обычные солнечные детали выполнены из довольно дорогого сверхчистого куска кристаллического кремния, и им требуется толщина около 100 микрометров, чтобы они могли поглощать больше солнца, тогда как наша радиальная геометрия дает возможность нам успешно воспринимать свет при помощи нанопроволок из нескольких кремниевых пленок, которых всего около восьми. микрон в ширину », — говорит он. «Стоит еще сказать что, наш подход должен давать возможность применять« грязный »кремний, а не полностью чистый кристалл кремния, как он в настоящий момент нужен, что должно сократить издержки».

Основа всех солнечных элементов состоит из 2-ух некоторых слоев материала; один с очень приличным количеством электронов, функционирующих как негативный полюс, и другой, с большим количеством дырок, функционирующих как позитивный полюс. Когда фотоны поглощаются Солнцем, их энергия применяется для создания полостей электронных резонаторов, которые потом собираются в виде электричества между 2-мя слоями. Благодаря собственным замечательным фотоэлектрическим особенностям кремний остается прекрасным вариантом для фотоэлектрических полупроводников, однако из-за растущего спроса на сырье он имеет большую стоимость. Стоит еще сказать что, из-за большого уровня чистки кристаллов даже производство простых кремниевых солнечных элементов считается сложным и дорогим процессом..

Янг и его группа могут уменьшить требования к количеству и качеству кремния, применяя вертикальные поля наноструктурированных радиальных pn переходов взамен обыкновенных плоских pn переходов. В радиальном pn переходе слой кремния n-типа окружает кремний p-типа, который, видимо, собой представляет сердцевину. В результате фотовозбужденные электроны и отверстия будут проходить гораздо короче к электроду, ликвидируя узкое напряжение пробоя, которое считается простым в обычных кремниевых солнечных элементах. «Потому как каждая отдельная нанопроволока в массиве имеет pn-переход, каждый функционирует как солнечный компонент», — говорит Янг..

Хотя результативность изменения данных солнечных нанопроволок составляет всего около пяти-шести процентов, Ян говорит, что эта результативность была достигнута без применения антибликового стекла и прочих мер для увеличения эффективности солнечных элементов..

«Мы думаем, что с дальнейшими улучшениями можно увеличить результативность до более чем 10 процентов», — говорит Ян. Сочетая результативность изменения 10% или выше со намного меньшим количеством материала который потребуется и возможностью применения сырого кремния, необходимо сказать, что кремниевые нанопроволоки являются серьезным кандидатом для изготовления в немалых количествах..

По материалам Источник

Похожие записи