Фотоэлектрические солнечные панели преобразуют солнечный свет в электрическую энергию. Панели поглощают входящий свет, который возбуждает электроны, отправляя их в заданном направлении, чтобы генерировать электрический ток, который может приводить в действие двигатели или зажигать лампочку.
Это работает за счет взаимодействия нескольких слоев полупроводников и металлов в солнечной панели. Ячейки производятся в сложном процессе, при котором несколько химических элементов наносятся на стеклянную подложку, обычно путем испарения. Таким образом, солнечный элемент «растет» слой за слоем.В прошлом ученые случайно обнаружили, что эффективность одного типа технологии солнечных элементов значительно повышается, если они добавляют натрий в светопоглощающий слой.
В то же время они заметили, что натрий влияет на рост этого слоя и взаимодействие других химических элементов, а именно тормозит смешивание галлия и индия. Это приводит к получению менее однородных слоев и, следовательно, ухудшает результаты. Поэтому в прошлом ученые и производители считали, что идеальный способ производства солнечного элемента — это добавлять натрий только после завершения процесса роста.
Используя другой подход, исследователи из отдела исследований физики и материаловедения в Люксембургском университете вместе с четырьмя международными партнерами теперь смогли показать, что истина более тонкая. Хотя обычно светопоглощающий слой состоит из тысяч отдельных зерен, исследовательская группа выбрала более требовательную стратегию изготовления и вырастила слой как единое зерно. «По сути, в этой работе мы показываем, что если абсорбер состоит только из одного зерна, добавление небольшого количества натрия помогает гомогенизировать распределение элементов», — сказал Диего Коломбара, ныне научный сотрудник Марии Кюри в Международной Иберийской лаборатории нанотехнологий. и главный исследователь исследования. «Это очень удивительно, потому что более чем 20-летние предыдущие исследования неизменно показали противоположный эффект на поглотители, состоящие из многих зерен».Исследователи пришли к выводу, что натрий имеет двойное действие: он гомогенизирует элементы внутри каждого зерна, но замедляет гомогенизацию при взаимодействии между зернами. «Это дает нам возможность переосмыслить то, как мы производим солнечные элементы.
В будущем эти идеи могут привести к улучшениям в производственном процессе», — заключил доктор Филлип Дейл, руководитель исследовательской группы в Лаборатории энергетических материалов (LEM). в Люксембургском университете и научный сотрудник Национального исследовательского фонда Люксембурга (FNR).