За последние 10 лет ученые из Университета штата Колорадо провели новаторские исследования по улучшению производительности и стоимости солнечной энергии путем изготовления и испытания новых материалов, выходящих за рамки возможностей кремния. Например, теллурида кадмия.
В сотрудничестве с партнерами из Университета Лафборо в Великобритании исследователи из Центра фотогальваники следующего поколения, поддерживаемого Национальным научным фондом CSU, сообщили о прорыве. Они смогли найти способ улучшить производительность тонкопленочных солнечных элементов из теллурида кадмия, добавив селен. Их результаты были опубликованы в журнале Nature Energy.
До сих пор было непонятно, почему добавление селена привело к рекордному КПД солнечных батарей на основе теллурида кадмия — чуть более 22%. Но ученые в ходе экспериментов смогли установить, что селен преодолевает влияние атомных дефектов в кристаллах теллурида кадмия, обеспечивая новый путь электричества, генерируемого солнечной энергией.
Тонкие пленки теллурида кадмия, которые команда CSU делает в лаборатории, используют в 100 раз меньше материала, чем обычные кремниевые солнечные панели. Таким образом, они проще в изготовлении и поглощают солнечный свет практически на идеальной длине волны. Электроэнергия, вырабатываемая фотоэлектрическими элементами на основе теллурида кадмия, является самой дешевой из доступных в солнечной промышленности.
Электроны, генерируемые при попадании солнечного света на солнечную панель, обработанную селеном, с меньшей вероятностью будут захвачены и потеряны на дефектных материалах, расположенных на границах между кристаллическими зернами по мере их роста. Это увеличивает количество энергии, извлекаемой из каждого солнечного элемента.