Прозорі сонячні панелі без використання кремнію можуть скласти конкуренцію традиційним фотоелементам.

Прозоро-гнучкі сонячні батареї знаходять різноманітне застосування в сфері аерокосмічних технологій, архітектурних проєктів та портативної електроніки.

Експерти зі Стенфордського університету у співпраці з бельгійським дослідницьким центром Imec розробили новий метод, що дає змогу масштабувати виробництво напівпрозорих і недорогих сонячних елементів із використанням вольфраму замість кремнію. Про це повідомляє interestingengineering.com.

Перехідні метали з дихалькогенідною структурою, відомі як TMD, характеризуються високою здатністю до поглинання сонячного випромінювання. Ці матеріали мають двовимірну, надзвичайно гнучку структуру, що дозволяє їх застосовувати на різноманітних поверхнях. TMD можуть використовуватися для створення напівпрозорих сонячних панелей, які можна інтегрувати у вікна. Проте, процес виготовлення таких сонячних батарей є надзвичайно складним.

Науковці створили інноваційну технологію виготовлення TMD, що дозволяє отримувати тонкі плівки диселеніду вольфраму (WSe2) на рівні пластини з шаруватою структурою. Ця методика збільшила тривалість життя носіїв заряду матеріалу до 144 наносекунд, що в 14 разів перевищує показники попередніх плівок TMD. Дослідники розмістили багатошарову плівку WSe2 товщиною до 30 нм на підкладці товщиною 150 мм, застосовуючи два методи селенізації: використання твердого джерела селену (SS-Se) або прекурсора селеніду водню (H2Se).

Твердотільний селен потребує більш високої температури, близько 900 градусів Цельсія, у той час як процес селенізації за допомогою H2Se може проходити при 650 градусах Цельсія. Незалежно від обраного методу, утворена плівка WSe2 характеризується шириною забороненої зони від 1,2 до 1,3 еВ, що робить її ідеальним матеріалом для застосування в сонячних батареях.

Експерти зазначають, що завдяки удосконаленню легування та контактів, сонячна батарея може досягти ефективності перетворення енергії на рівні 22,3%. Це наближає її до комерційно доступних сонячних панелей і відкриває перспективи для широкого використання гнучких фотоелементів у різноманітних сферах.

Вчені зазначили, що триваліший термін експлуатації сонячних елементів WSe2 може гарантувати номінальну потужність 64 Вт на грам у запакованій комірці або до 3 Вт на грам у сонячному модулі. Процес виготовлення не лише простий, а й економічно вигідний, що відкриває нові перспективи для фотовольтаїки та наноелектроніки.