Более Высокая Эффективность Солнечных Батарей, Достигнутая С Оксидно-Цинковым Покрытием

{h1}

Покрывая крошечные солнечные элементы оксидом цинка, инженеры создали масштабируемую систему для генерации удивительно большого количества энергии.

Леа Маркум - стажер в Университете Арканзаса. Она внесла эту статью в Эксперт Голоса WordsSideKick.com: Op-Ed & Insights.

Солнечные элементы размером с запонку имеют ограниченную способность генерировать электричество из-за их более низкого фототока (связанного с их меньшими токами короткого замыкания и размером). Однако, покрывая крошечные ячейки тонким слоем оксида цинка, инженеры-исследователи из Университета Арканзаса достигли рекорда по преобразованию энергии для таких устройств.

Каждая ячейка имеет квадратную форму всего 9 миллиметров (0,35 дюйма) на одной стороне, и, тем не менее, ячейки могут достигать эффективности 14 процентов, что является самым высоким показателем для небольших солнечных элементов с арсенидом галлия. Кремниевые солнечные элементы того же размера производят 8 процентов эффективности. Хотя эффективность преобразования записи для любого солнечного элемента превышает 44 процента, эти элементы должны быть большими. Для сравнения, в автомобиле используется от 15 до 25 процентов тепловой энергии, вырабатываемой в процессе фотосинтеза бензина и водорослей, в среднем 5 процентов, так что в контексте эффективность составляет 14 процентов.

Небольшой массив новых ячеек - всего от 9 до 12 - генерирует достаточно энергии для небольших светодиодов и других устройств. Но за счет масштабирования модификаций поверхности и упаковки ячеек в большие массивы панелей, устройства теоретически могут питать большие устройства, такие как дома, спутники или даже космические корабли.

Исследовательская группа, которая спроектировала и создала ячейки во главе с профессором электротехники Омаром Манасре, опубликовала свои выводы в «Прикладных письмах по физике» и апрельском выпуске «Материалы солнечной энергии и солнечных батарей» за апрель 2014 года.

Альтернативой кремнию является арсенид галлия - более доступный и менее токсичный полупроводник, используемый для производства интегральных микросхем, светодиодов и солнечных элементов.

Модификация поверхности - химический синтез тонких пленок, наноструктур и наночастиц - подавляла отражение солнца, поэтому клетки могли поглощать больше света. Но даже без поверхностного покрытия исследователи все же смогли уговорить материал-хозяин достичь 9-процентной эффективности.

Если вы являетесь экспертом по темам - исследователем, бизнес-лидером, автором или новатором - и хотите внести свой отзыв, напишите нам здесь.

Если вы являетесь экспертом по темам - исследователем, бизнес-лидером, автором или новатором - и хотите внести свой отзыв, напишите нам здесь.

«Мы хотим повысить эффективность малых ячеек», - сказал Яхья Макабле, аспирант-электротехник исследовательской группы. «С этим конкретным материалом теоретический максимум составляет 33 процента эффективности, поэтому у нас есть над чем поработать. Но мы добиваемся прогресса. Прелесть оксида цинка в том, что он дешев, нетоксичен и его легко синтезировать».

Макабл сказал, что модификация поверхности также может быть применена к другим солнечным элементам, включая те, которые сделаны из квантовых точек арсенида индия и галлия арсенида. Солнечные элементы, изготовленные из этих материалов, могут достигать 63-процентной эффективности преобразования, что делает их идеальными для будущего развития солнечных элементов.

Манасре руководит Исследовательской лабораторией оптоэлектроники, где Макабле использовал оборудование и контрольно-измерительные приборы для проектирования и изготовления элементов. Исследователи из лаборатории выращивают и функционализируют полупроводники, наноструктурированные антиотражающие покрытия, самоочищающиеся поверхности и металлические наночастицы для использования в солнечных элементах. В конечном итоге они намерены изготовить и испытать фотоэлектрические устройства с большей эффективностью преобразования солнечной энергии.

Манасре фокусируется на экспериментальных и теоретических оптоэлектронных свойствах полупроводников, сверхрешеток, наноструктур и связанных с ними устройств. С момента прихода в Арканзасский университет в 2003 году он получил более 8 млн. Долл. США в виде государственного финансирования научных исследований от Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства, ВВС США и Национального научного фонда.

Запонки на вашей рабочей рубашке или пуговицах на джинсах могут не иметь возможности проводить электричество для освещения ваших часов, но успешное исследование ведет к дополнительным исследованиям. Более успешные исследования ведут к развитию и потреблению - возможно, однажды вы наденете несколько кнопок на солнечных батареях.

Следите за всеми вопросами и дебатами Expert Voices - и станьте частью обсуждения - на Facebook, Twitter и Google +. Выраженные взгляды принадлежат автору и не обязательно отражают взгляды издателя. Эта версия статьи была первоначально опубликована на WordsSideKick.com.





RU.WordsSideKick.com
Все права защищены!
Перепечатка материалов разрешена только с простановкой активной ссылки на сайт RU.WordsSideKick.com

© 2005–2020 RU.WordsSideKick.com