Исследователи работали над повышением эффективности солнечной батареи из тонкой пленки аморфного кремния. Малая толщина — и преимущество, и недостаток такой батареи. Как правило, аморфного кремния требуется всего несколько микрометров, в то время как пластины кристаллического кремния не тоньше 180 микрометров.
Однако меньшая материалоемкость часто нивелируется тем, что фотон легче проникает через такой тонкий слой материала, и либо поглощается подложкой, создавая нежелательный нагрев солнечной батареи, либо даже отражается вовне. Оба фактора снижают КПД устройства.
Для съема тока с фотоэлемента ученые использовали тонкий электрод из оксида цинка и алюминия. Электрод наносился методом атомарно-слоевого осаждения, при этом в него внедрялись стеклянные микросферы размером чуть менее микрона. Каждая микросфера имела форму капли. Благодаря тому, что фотоны, отражающиеся от микросфер, в большинстве случаев не могли «выбраться» из солнечной батареи, значительно повышалась ее эффективность и одновременно — снижался паразитный нагрев подложки фотоэлемента из-за неполного поглощения фотонов солнечного излучения верхним слоем батареи.
Общее КПД фотоэлемента из аморфного кремния при этом выросло на 20 процентов относительно базового. Исследователи отдельно отмечают, что их электрод, благодаря малой толщине, полупрозрачности и способности повышать уровень поглощения фотонов солнечной батареей, пригоден не только для аморфного кремния, но и для фотоэлементов из принципиально иных материалов. Все использованные в нем соединения (оксид цинка, силикаты) недороги, особенно в сравнении с типичными электродами солнечных батарей, доминирующими на рынке сегодня (их зачастую делают из серебра).
Соответствующая статья опубликована в Optic Letters.
Ранее ученым удалось сделать солнечную батарею без аккумулятора.
Евгения Щербина