Квантовые точки в фотовольтаике установили рекорд эффективности

Новые фотовольтаические элементы гибкие, дешёвые и рекордно эффективные

(фото Chia-Hao Chuang, Department of Materials Science and Engineering, MIT).

Квантовые точки работают и индивидуально, и как группа

(фото Wikimedia Commons).

Сконструировать солнечные элементы так, чтобы они были гибкими, лёгкими и их можно было бы растянуть на большую площадь, невероятно трудно. Они требуют инертной атмосферы и высоких температур для эффективной работы, к тому же они часто приходят в негодность после короткого взаимодействия с воздухом.

Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) разработали новый метод изготовления солнечных элементов из ультратонких слоёв квантовых точек. Технология работает и при комнатных температурах, а также не имеет стандартных проблем обычных фотовольтаических элементов. Более того, стоимость её достаточно низкая для массового производства.

Создатели сообщают в пресс-релизе, что они установили новый рекорд эффективности в 9%. Таким образом, новые солнечные батареи на квантовых точках становятся самыми производительными из существующих на сегодняшний день.

Новые фотовольтаические элементы гибкие, дешёвые и рекордно эффективные
(фото Chia-Hao Chuang, Department of Materials Science and Engineering, MIT).

Данное исследование базируется на недавней работе химика Лестера Вулфи (Lester Wolfe). Его ученик, Мунги Бавенди (Moungi Bawendi), тоже химик из MIT, создавал квантовые точки в виде тонких, однородных покрытий с точно регулируемыми свойствами. Покрытие может быть нанесено почти на любой материал, при этом наночастицы, содержащиеся в нём, очень эффективно преобразуют свет в электричество.

"Объединение наночастиц в единый тонкий слой позволит им по-прежнему работать индивидуально, поглощая свет, но также и функционировать как группа, транспортируя заряды", — говорит соавтор исследования Владимир Булович (Vladimir Bulović).

Такая конфигурация наночастиц позволяет переносить заряды через плёнку-покрытие и собирать их на её краях. Затем они могут быть использованы в цепи для создания электрического тока.

Инженеры признают, что их фотоэлементам ещё далеко до стандартных солнечных батарей в вопросах эффективности, поскольку лишь 9% солнечной энергии преобразуется в электрический ток. Однако они утверждают, что повысить эффективность в короткие сроки будет совсем не сложно.

Квантовые точки работают и индивидуально, и как группа

"Кремний совершенствовался на протяжении шестидесяти лет, и даже сегодня он не достиг пока своего предела производительности. Поэтому не стоит рассчитывать, что совершенно новая технология превзойдёт все существующие всего за четыре года", — поясняет Булович.

Он рассказал, что главная гордость новой методики — это простота, с которой создаются квантовые точки и объединяются в единое покрытие-плёнку. В своей статье, опубликованной в журнале Nature Materials, учёные также сообщают, как много может быть областей применения для такой разработки. Фотовольтаическое покрытие пригодится и в военном деле, и в аэрокосмической промышленности, и для широкого потребительского рынка.

Также по теме:
Химики придумали краску для создания дешёвых солнечных батарей
Встраиваемые в дорогу солнечные батареи собирают средства на Kickstarter
Создан первый дешёвый аккумулятор для возобновляемой энергии
В США предложен проект передачи энергии с орбитальных солнечных панелей
Мир после нефти: возобновляемые источники энергии