Исследователи создают гибкие монокристаллические кремниевые солнечные элементы

Отчет от 25 мая 2023 г.

Эта статья была проверена в соответствии с редакционным процессом и политикой Science X. Редакторы выделили следующие атрибуты, гарантируя при этом достоверность контента:

проверенный фактами

рецензируемое издание

надежный источник

корректура

Боб Йирка, Tech Xplore

Большая группа технологов, связанных с несколькими учреждениями в Китае, работающая с двумя коллегами из Германии и еще двумя из Саудовской Аравии, нашла способ создания гибких монокристаллических кремниевых солнечных элементов. В своем исследовании, опубликованном в журнале Nature, группа разработала и протестировала новый процесс. Редакторы журнала Nature также опубликовали брифинг по исследованию в том же номере журнала, в котором описывается работа команды над этим новым проектом.

Солнечные элементы существуют уже более полувека и обеспечивают электроэнергию для различных экологически чистых энергетических применений. Но на сегодняшний день почти во всех из них используются плоские, жесткие солнечные элементы, что делает их пригодными для использования в ограниченном числе приложений. В течение многих лет ученые, разработчики приложений и конечные пользователи ждали разработки гибких солнечных панелей, столь же эффективных и долговечных, как и жесткие. В рамках этой новой работы исследовательская группа сообщает о способе создания такого продукта.

Команда начала с моделирования идей, чтобы посмотреть, сработает ли какая-нибудь из них. Они придумали два метода обработки полупроводниковых материалов, используемых для изготовления солнечных панелей: первый — влажный химический процесс, а второй — сухой плазменный процесс.

В ходе реальных испытаний они доказали, что их можно использовать для создания тонких гибких панелей — к сожалению, и те, и другие страдают от избыточной отражательной способности. Микроскопический анализ показал, что проблема возникла из-за микроскопических трещин между неровностями пирамидальной формы, которые образовались в процессе обработки на поверхности панелей. Затем команда нашла способ смягчить неровности и каналы, образующиеся между краями и трещинами. Дальнейшие испытания показали, что трещины все же образовались, но панель так и не сломалась, что позволило элементу согнуться и оставаться пригодным для использования.

Полученные устройства, изготовленные с использованием сгибаемых ячеек, были столь же эффективными и долговечными, как и несгибаемые ячейки. Исследовательская группа также обнаружила, что клетки можно легко производить массово. А поскольку они намного легче традиционных солнечных элементов, у них гораздо больше применений.

Больше информации: Вэньчжу Лю и др., Гибкие солнечные элементы на основе складных кремниевых пластин с затупленными краями, Nature (2023). DOI: 10.1038/s41586-023-05921-z

Гибкие солнечные элементы из кристаллического кремния, Nature (2023 г.). DOI: 10.1038/d41586-023-01357-7