Прозрачные солнечные элементы, которые могут превратить окна, теплицы, стеклянные панели интеллектуальных устройств и многое другое в устройства для сбора энергии, сделали еще один шаг к тому, чтобы стать реальностью.
Группа ученых из Университета Тохоку в Японии создала почти невидимый солнечный элемент, используя оксид индия-олова (ITO) в качестве прозрачного электрода и дисульфид вольфрама (WS2) в качестве фотоактивного слоя.
Примечательно, что элемент имеет потенциал для достижения прозрачности 79 процентов и может помочь вывести почти невидимые солнечные элементы на основе TMD с основ на действительно промышленные стадии, согласно исследованию, опубликованному в журнале Scientific Reports .
Прозрачность 79 процентов
Но, несмотря на недавние разработки с перовскитом и органическими полупроводниками, средняя видимая прозрачность этих солнечных элементов ниже 70 процентов. По-прежнему проблемой является создание более прозрачных солнечных элементов.
Этот тип фотоэлектрических устройств известен солнечным элементом с соединением Шоттки. Граница раздела между металлом и полупроводником обеспечивает полосу, необходимую для разделения зарядов. Предлагаемое устройство и идеальная зонная структура разделяют фотогенерированные электронно-дырочные пары за счет разницы работы выхода между одним из электродов и полупроводником.
WS2 является членом семейства материалов на основе дихалькогенидов переходных металлов (ДМД), которые, по утверждению ученых, идеально подходят для почти невидимых солнечных элементов из-за их приемлемой ширины запрещенной зоны в диапазоне видимого света и наибольшего коэффициента поглощения на толщину. Согласно PV Magazine , соединение ITO-WS2 было создано путем распыления ITO на кварцевую подложку и выращивания монослоя WS2 с использованием химического осаждения из паровой фазы (CVD) .
Контактный барьер между WS2 и ITO регулировали нанесением различных тонких металлов поверх ITO (Mx/ITO) и введением тонкого слоя WO3 между Mx/ITO и монослоем WS2. В результате резко увеличилась высота барьера Шоттки (до 220 мэВ), что потенциально увеличило эффективность разделения носителей заряда в этом солнечном элементе типа Шоттки.
В результате исследователи обнаружили, что эффективность преобразования энергии солнечного элемента с оптимизированным электродом (WO3/Mx/ITO) была более чем в 1000 раз выше, чем у устройства, использующего обычный электрод ITO.
Исследователи подсчитали, что солнечный элемент площадью 1 см² с чрезвычайно высоким значением (79 процентов) среднего пропускания видимого света может увеличить свою общую мощность до 420 пВт, повторив эксперименты на этом оптимизированном единичном устройстве с нужным количеством последовательных и параллельных соединений.
С помощью исследований, подобных этому, мы можем в конечном итоге разработать прозрачные солнечные панели, которые будут иметь далеко идущие последствия. По сообщениям , в Соединенных Штатах от пяти до семи миллиардов квадратных метров стеклянных поверхностей , от экранов телефонов до небоскребов. Представьте себе огромное количество электроэнергии, которое можно было бы произвести, если бы мы могли подключиться к этой мощности.
Будьте в курсе в удобном формате, присоединяйтесь: TG-канал и ВК
Бесплатная служба распространения новостей для научных организаций и стартапов
hello@technovery.com