Эта разработка может помочь снизить затраты на производство электроэнергии с помощью солнечной энергии в долгосрочной перспективе. Кроме того, такие эффективные фотоэлементы интересны для использования на ограниченной площади, например, на крышах электромобилей. Исследовательский проект 26+ финансируется в течение трех лет Федеральным министерством экономики и энергетики (BMWI) на сумму три миллиона евро и продлится до 30 июня 2018 года.
Максимально возможная эффективность фотоэлемента из такого важного материала как кремний составляет 29,5%. Ранее считалось, что получить эффективность кремния, легированным бором, свыше 26% практически невозможно.
Основой недавно разработанного кристаллического кремниевого фотоэлемента является контакт, который был также разработан в ISFH и MBE. Фотоэлемент состоит в основном из слоя чистого кремния, в котором захватывается свет, и где генерируются положительные и отрицательные носители заряда. Чтобы использовать их в качестве электроэнергии, нужно, чтобы они отводились через слои кремния, которые обработаны по-разному. Для этого требуются контакты из металла, через которые носители заряда передаются дальше. В этот момент — при переходе от металла к кремнию и обратно — до сих пор наблюдались большие потери носителей заряда. Сейчас здесь появились недавно разработанные так называемые контакты POLO.
POLO обозначает «polycrystalline Silicon on Oxide — поликристаллический кремний на оксидах» и описывает используемые слои. Чтобы извлечь положительных носителей заряда с одной стороны и отрицательных носителей заряда на другой стороне фотоэлемента, для контактов POLO использовался еще один слой кремния, но с другой структурой, чем внутри фотоэлемента. Поликристаллический проводящий кремний был нанесен тонким слоем на тонкую пленку из оксида кремния. Этот изолирующий промежуточный слой пассивирует контакты.
При нагревании до температуры около 1000 градусов Цельсия в пассивации возникают крошечные поры. Диаметр пор располагается в нанометровом диапазоне. Через них носители заряда можно передавать дальше практически без потерь по слою поликристаллического кремния и металлическим контактам. Потери при этом значительно уменьшаются. При этом так называемые контакты POLO объединяют эффективное извлечение тока из фотоэлемента с его отличной пассивацией.
Теперь же в текущем исследовательском проекте 26+ удалось интегрировать контакты POLO в фотоэлемент таким образом, что стало возможно достичь эффективности 26,1%. «Используя лазерные технологии, мы также проложили путь для промышленного производства таких фотоэлементов», — объясняет менеджер проекта доктор Феликс Хаазе из ISFH. «Результат показывает, что исследования в области солнечной энергетики в Германии по-прежнему остаются одними из лучших в мире и могут внести существенный вклад в снижение издержек производства электроэнергии, а также в освоение новых областей применения фотоэлементов и солнечных батарей», — говорит профессор д-р Робби Пайбст, который возглавляет рабочую группу в ISFH и заведует младшей профессурой в MBE.
Читайте самые интересные истории ЭлектроВестей в Telegram и Viber
