ICFO повысил КПД органического солнечного элемента на 0,85% за счёт меньшего переизлучения света
Экспериментальный органический элемент ICFO меньше излучает свет под большими углами. Он снижает больцмановские потери — фактор, отдельный от тепловых потерь.
Исследователи Института фотонных наук (ICFO, Institut de Ciències Fotòniques) продемонстрировали экспериментальный подход к проектированию солнечных элементов, который снижает потери энергии на переизлучённый свет, сообщает engadget.com. В органическом солнечном элементе это изменение повысило КПД примерно на 0,85 процента. engadget.com
engadget.comengadget.comОткрыть источник ↗ Работа опубликована в журнале Energy & Environmental Science.
Больцмановские потери вместо тепловых
Солнечные панели содержат полупроводниковый материал, чаще всего кристаллический кремний, который под действием солнечного света высвобождает электроны и создаёт электрический ток. Часть поглощённой энергии превращается в тепло или переизлучается в виде света.
Учёные изучали несколько способов снизить тепловые потери, в том числе замену полупроводника панели. Световую составляющую до сих пор было труднее учесть. Команда ICFO сосредоточилась на больцмановских потерях — энергии, уходящей с светом, который излучает сам элемент. Авторы описывают проблему как несоответствие между узким конусом поглощения солнечного света и более широкими конусами излучения солнечных элементов.
Что изменили исследователи
Они взяли органический солнечный элемент, а не кремниевый. Передний электрод из оксида индия-олова заменили тонким серебряным и превратили элемент в оптический резонатор. Такой элемент по-прежнему пропускал солнечный свет, но меньше излучал под большими углами. engadget.com
engadget.comengadget.comОткрыть источник ↗
Прирост около 0,85 процента невелик. Первый автор работы доктор Франсиско Бернал Тексса заявил в пресс-релизе ICFO, что если конус излучения удастся сузить до конуса поглощения солнечного света, что и показано в эксперименте, то солнечные элементы в принципе смогут приблизиться к КПД около 43 процентов. По данным издания, лежащий в основе принцип должен работать для всех типов фотоэлементов, а не только для материалов, доступных в лаборатории.
Для сравнения: предел Шокли — Квайссера составляет 33,16 процента, а потребительские солнечные панели обычно работают с КПД 20–23 процента. В июле китайская компания LONGi представила солнечный элемент с КПД 35,5 процента и заявила, что используемый в нём фотоэлемент теоретически способен достичь 43 процентов.
