Более 90% солнечных батарей в мире изготавливают из ультрачистого кремния. Такие пластины поглощают свет, который изменяет состояние электронов внутри материала и генерирует электрический ток.
Другой подход заключается в создании тончайших плёнок из материалов, которые особенно хорошо поглощают свет. За счёт толщины около одного микрометра такие солнечные батареи содержат меньше дорогостоящих материалов и могут быть построены на гибкой подложке. Наиболее эффективными фотоэлементами в этой группе являются батареи, основанные на плёнках теллурида кадмия. Такие панели тоньше, легче и лишь немногим уступают кремниевым в эффективности.
Однако до сих пор на их долю приходится не более 7% мирового производства солнечной энергии. Виной тому токсичный хлористый кадмий (CdCl2), которым покрывают батареи для повышения производительности. В итоге значительная часть производственных затрат идёт на защиту работников и на утилизацию опасных отходов.
Учёные из Ливерпульского университета (University of Liverpool) задались целью найти замену опасному веществу. Они искали элементы периодической таблицы Менделеева, которые связываются с хлором и при этом не несут угрозу для экологии и здоровья людей. Джон Мэйджор (Jon Major) и его коллеги начали с того, что попробовали покрывать батареи кристаллами хлорида натрия или обыкновенной поваренной соли. Но оказалось, что ионы натрия сильно портили структуру фотоэлемента. Методом проб и ошибок они остановились на хлориде магния (MgCl2), который оказался почти столь же эффективен, как хлорид кадмия.
Помимо этого выбранная в итоге соль абсолютно безопасна и используется в пищевом производстве. Например, с помощью хлорида магния коагулируют соевое молоко для получения сыра тофу. Вещество также используют в качестве соли для ванной или антигололёдного средства. Весомым плюсом является и цена около 30 рублей за килограмм, что в триста раз дешевле хлорида кадмия.
Теперь команда рассчитывает, что их технология будет востребована в промышленности. Правда, попытка запатентовать изобретение окончилась неудачей. Оказалось, что крупнейший производитель солнечных батарей в США компания First Solar ранее зарегистрировали патент, в котором указали в качестве покрытия все хлориды, включая хлорид магния.
В любом случае новый подход имеет большой потенциал для промышленного использования. И хотя эксперты сомневаются, что дешёвое покрытие позволит тонкоплёночным солнечным батареям конкурировать с другими источниками электроэнергии, оно в любом случае сделает такое производство более экономичным и экологически чистым.
Подробнее с результатами работы можно познакомиться в статье, опубликованной в издании Nature.
Также по теме:
Учёные создали наклеиваемую гибкую солнечную батарею
Установлен рекорд эффективности органических солнечных батарей
Химики придумали краску для создания дешёвых солнечных батарей
Поп и рок-музыка увеличивает производительность солнечных батарей
Кольцо батарей доставит солнечную энергию с Луны на Землю
