Солнечные батареи обновили сразу два рекорда эффективности

Компания First Solar и Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии сообщили сразу о двух прорывах в технологии тонкопленочных солнечных батарей на основе теллурида кадмия — рекорде эффективности и напряжения, снимаемого с фотоэлементов. Обзор результатов исследований приводит издание MIT Technology Review.

First Solar, промышленный производитель батарей на теллуриде кадмия, добилась эффективности превращения света в электричество на уровне 22,1 процента. Модуль-рекордсмен был создан на производственной площадке в Перрисбурге, Огайо. Компания отмечает, что для его производства были использованы процессы и материалы, которые, в перспективе, можно применить и в масштабном производстве, однако не раскрывает подробностей процесса. Измерения были учтены Министерством энергетики США.

Практически одновременно с этим, в журнале Nature Energy вышла статья одной из лабораторий Министерства энергетики. Ее инженерам удалось превысить практический предел напряжения одного теллурид-кадмиевого элемента в один вольт, чего не удавалось сделать на протяжение последних нескольких десятков лет. Однако работа была выполнена на монокристаллических устройствах. Для этого исследователи отошли от стандартного метода выращивания кристаллов и допировали структуру атомами фосфора.

Один из важных параметров солнечных батарей — максимальный теоретический КПД. Его значение связано с тем, что полупроводниковые структуры, на которых строятся фотоэлементы, способны эффективно поглощать и перерабатывать только определенные участки спектра, начиная с некоторой энергии. Для самых распространенных кремниевых солнечных батарей эта величина не достигает 30 процентов. Электронная структура теллурида кадмия позволяет в теории достигнуть больших значений эффективности. 

КПД коммерчески доступных элементов на основе кремния достигает сейчас 16-18 процентов. Промышленные тонкопленочные фотоэлементы на CdTe, по данным на конец 2015 года, обладают КПД 16,4 процента.

Владимир Королёв