IBM Labs: высокоэффективный элемент солнечной батареи из легкодоступных материалов
Корпорация IBM сегодня объявила о том, что ее ученым удалось создать модуль солнечной батареи, у которого основной слой, поглощающий большую часть света для преобразования в электрический ток, полностью состоит из соединения распространенных и легкодоступных химических элементов. Это достижение, которое позволило установить новый мировой рекорд эффективности (КПД) солнечной батареи, подтверждает прогнозы, что технология солнечного электричества потенциально способна производить больше электроэнергии при меньших затратах.
Солнечный элемент, содержащий медь (Cu), олово (Sn), цинк (Zn), серу (S) и/или селен (Se), демонстрирует коэффициент полезного действия в 9,6%, что на 40% выше предыдущего показателя, достигнутого для данного набора элементов. Стремясь добиться прорыва в исследованиях технологии солнечных батарей, IBM использует свои экспертные знания, опыт и ресурсы мирового класса в области микропроцессорных технологий, материалов и производственных процессов.
«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.
Ранее редакция THG сообщала, что исследователи IBM провели демонстрацию технологии записи данных на поверхности линейной магнитной ленты с рекордными показателями плотности: 9,5 миллиардов бит на квадратный дюйм. Этот успех отражает значительное усовершенствование одной из самых надежных и экономически доступных технологий хранения информации.
