Германски изследователи демонстрират как графенът може да създаде ново поколение ултраефективни слънчеви панели
Източник: Wikimedia Commons / Photovoltaic Research
Група изследователи от Центъра за материалознание Helmholtz-Zentrum в Дрезден, Германия, постигна фундаментален научен пробив в областта на слънчевата енергетика, демонстрирайки как едноатомен слой от графен, положен върху стандартни силициеви пластини, може радикално да подобри събирането на токоносители и да доближи фотоволтаиците до теоретичния праг от 30% ефективност [1].
Хетеропреход на Шотки и свръхбърз трансфер на електрони
Основната иновация в германския експеримент се крие в създаването на атомарно гладък преход на Шотки между двуизмерната въглеродна решетка на графена и текстурирания n-тип силиций. Поради колосалната електронна подвижност в графена (над 200 000 cm²/V·s), генерираните от слънчевата светлина фотоелектрони се извличат мигновено, преди да успеят да рекомбинират с дупките в полупроводника, което драстично увеличава напрежението на отворена верига (Voc).
Премахване на скъпите сребърни пасти и защита от корозия
Освен подобряване на оптичната ефективност, графенът изпълнява ролята на прозрачен електроден слой, заменяйки скъпите сребърни контактни шини, които съставляват близо 15% от себестойността на соларните модули. Едновременно с това непроницаемата за кислород и влага въглеродна решетка предпазва силициевата повърхност от окисляване, гарантирайки десетилетия без деградация.
Индустриален път от лабораторията към масово производство на соларни панели
Разработката на графеново-силициевия хетеропреход открива нов хоризонт за европейската фотоволтаична индустрия, която търси начини да се конкурира с китайското масово производство. Тъй като методът за химическо отлагане от газова фаза (CVD) на графенови слоеве вече е адаптиран за рулонен печат (roll-to-roll), технологията може да се интегрира в съществуващите заводи за силициеви клетки без радикално преоборудване. Постигането на 28-30% ефективност при едновременно елиминиране на среброто намалява себестойността на произведената зелена електроенергия и ускорява прехода към соларни паркове с максимална плътност на генерираната мощност на квадратен метър земя.
Структурен анализ на прехода на Шотки, електронната подвижност и елиминирането на среброто.