Учёные из Китайской академии наук и Цзилиньского педагогического университета предложили новый способ повышения эффективности перовскитных солнечных элементов. Вместо традиционной плоской поверхности исследователи использовали полусферическую конструкцию со специальным микрорельефом, который помогает улавливать больше солнечного света. Результаты компьютерного моделирования показали, что такая структура может значительно уменьшить потери энергии, когда солнечные лучи падают на панель под углом.
Как сообщает издание PV Magazine, исследование опубликовано в научном журнале Solar Energy. Его авторы сосредоточились на одной из проблем современных солнечных панелей: эффективность преобразования света в электроэнергию зависит от положения Солнца. Утром и вечером, когда лучи падают под более острым углом, часть света отражается от поверхности, из-за чего выработка электроэнергии снижается.
Новая поверхность поглощает более 95 % света
В основе разработки лежит перовскитный солнечный элемент с полусферической структурой и текстурированной поверхностью в форме закругленных конусов. Благодаря особой геометрии свет рассеивается в разных направлениях и дольше остается внутри светопоглощающего слоя. Это позволяет эффективнее использовать солнечное излучение даже тогда, когда его направление меняется.
Добавьте GSMinfo в источники в Google News Чтобы видеть наши публикации в своей ленте новостейКомпьютерное моделирование показало, что новая конструкция способна поглощать более 95 % света в диапазоне длин волн от 300 до 800 нанометров при углах падения от 0 до 50 градусов. При этом средняя плотность фототока достигла 25,47 мА/см². Для сравнения: аналогичный элемент с гладкой полусферической поверхностью продемонстрировал 24,03 мА/см², а традиционная плоская конструкция — всего 22,52 мА/см².
Таким образом, прирост плотности фототока по сравнению с плоским элементом составил примерно 13 %. Средняя максимальная выходная мощность новой конструкции достигла 28,25 мВт/см². В то же время показатель поглощения свыше 95 % не означает, что солнечный элемент преобразует такую же долю световой энергии в электричество. Часть поглощённой энергии всё равно теряется в ходе физических процессов внутри материала.
Появятся ли такие солнечные панели в продаже
Главное преимущество предложенной технологии заключается в возможности более стабильного производства электроэнергии без постоянного поворота панелей в сторону Солнца. В настоящее время для этого на крупных солнечных электростанциях используются специальные механизмы слежения, которые повышают стоимость оборудования и требуют дополнительного обслуживания. Если новая конструкция подтвердит свою эффективность на практике, она может снизить зависимость солнечных установок от таких систем.
Однако до коммерческого применения этой технологии ещё далеко. Пока все результаты получены исключительно с помощью компьютерного моделирования, а физического прототипа с подтверждёнными характеристиками исследователи не представили. Следующим шагом станет изготовление реальных солнечных элементов, проверка их долговечности и оценка эффективности в различных погодных условиях.
Отдельным вопросом остается стоимость производства сложной текстурированной поверхности. Даже если она обеспечивает лучшее поглощение света, технология должна быть достаточно дешевой и пригодной для массового производства. Только после таких испытаний станет ясно, сможет ли эта разработка найти применение в обычных солнечных панелях для домов и крупных электростанций.
