Сделано в IBM Labs: IBM устанавливает мировой рекорд, создав высокоэффективный элемент солнечной батареи из широко распространенных на Земле и легкодоступных материалов

«Энергия, которую можно получить из излучения Солнца, поступающего на Землю в течение часа, превышает энергию, которую планета потребляет за год, однако вклад солнечной энергетики в общемировую систему снабжения электроэнергией составляет в настоящее время менее 0,1%, прежде всего из-за высокой стоимости,  — пояснил доктор Дэвид Митци (David Mitzi), возглавляющий группу исследователей IBM Research, которые разработали новый солнечный элемент. — Поиск путей создания технологии солнечных батарей, которая по затратам в расчете на ватт сопоставима с традиционными способами выработки электроэнергии, и которая обладает потенциалом выхода на «тераваттный» уровень, стал главным направлением наших исследований, приблизившим нас к окончательному успешному решению проблемы».

Ученые IBM описали свое достижение в области тонкоплёночной фотогальванической технологии в статье, опубликованной на этой неделе в журнале Advanced Materials, особо отметив потенциальные возможности солнечной энергетики по выработке дешевой электроэнергии в коммерческих масштабах.

Разработанный исследователями солнечный элемент также отличает от его предшественников то, что он был создан с использованием комбинации решений и подходов, основанных на наночастицах – в отличие от популярного, но дорогостоящего вакуумного метода. Технологические изменения позволят, как ожидается, значительно уменьшить производственные затраты, поскольку эти изменения согласуются с передовыми методами нанесения светопоглощающих слоев – такими как печать, покрытие, наносимое окунанием (погружением) и распылением, литье пленки – которые характеризуются высокой производительностью и высоким коэффициентом использования материалов.

Существующие в настоящее время тонкопленочные панели солнечных элементов, основанные на сложных полупроводниках, демонстрируют коэффициент полезного действия на уровне 9-11%. В этих элементах наиболее часто применяются два дорогостоящих химических соединения – селенид меди индия и галлия (copper indium gallium selenide) и теллурид кадмия (cadmium telluride). В результате предпринимавшихся попыток создания дешевых солнечных панелей на основе соединений, включающих широко распространенные на Земле химические элементы и не содержащих индия, галлия или кадмия, не удавалось превысить барьер КПД в 6,7% – в сравнении с новым, рекордным показателем эффективности в 9,6%, полученным специалистами IBM Research.

За последние несколько лет исследователи IBM добились целого ряда важных научных и технических достижений, связанных с созданием недорогих и эффективных элементов солнечных батарей. Компания не планирует выпускать солнечные батареи, но она открыта для партнерства с производителями солнечных элементов и готова продемонстрировать свои инновационные технологии.