Сингапурские ученые делают фотоэлементы из меди, цинка и олова

Кремниевые фотоэлементы высокоэффективны и способны конвертировать до 25% солнечного света в электричество, но производство кремниевых пластин, которые должны быть около 300 микрон толщиной, чтобы абсорбировать весь солнечный свет, попадающий на них, — процесс дорогой и требующий температур около 1200 градусов Цельсия.

Более дешевой альтернативой кремнию является теллурид кадмия. Однако, он очень токсичен и может вызывать рак. Это побудило Гоутама Далапати и его коллег исследовать сульфид меди-цинка-олова (CZTS), который обладает необходимыми для фотоэлементов оптическими свойствами, но при этом состоит из широко распространенных и нетоксичных веществ, обрабатывать которые дешевле, чем кремний.

«CZTS — это полупроводниковое соединение с более высоким коэффициентом поглощения, чем кремний, — говорит Далапати, — так что он может усваивать больше видимого света и вырабатывать больше электричества, чем кремний, и его можно использовать в больших объемах, например, для создания солнечных крыш или ферм».

Фотоэлементы из CZTS обладают потенциальным КПД до 30%, но тонкие пленки этого соединения должны быть чистыми, без примесей. Также им требуется подходящий материал в качестве буферного слоя, который располагается под CZTS и помогает собирать электрический заряд, пишет Phys.org.

С помощью технологии напыления ученые вырастили тонкую пленку CZTS, добившись единообразия структуры и гладкой поверхности. Общая эффективность фотоэлемента увеличилась почти в 5 раз, когда температура сульфирования поднялась с 500 до 600 градусов Цельсия. «Мы добились производительности почти в 5%, а когда найдем подходящий буферный слой, собираемся достичь 15%», — обещает Далапати.

Гибкие солнечные панели с водонепроницаемым покрытием разработали японские ученые. Их можно будет встраивать в одежду для наблюдения за здоровьем и физической активностью.