Результаты этого исследования были только что опубликованы в Nature Photonics.Сегодняшние коммерческие солнечные панели по большей части состоят из солнечных элементов из кристаллического кремния на пластинчатой основе, которые достаточно эффективны при преобразовании солнечного излучения в электрическую энергию (эффективность преобразования составляет примерно 15%), но с несколькими важными препятствиями, стоящими на пути к максимальной эффективности. эксплуатация. Для начала они должны быть точно ориентированы, чтобы получать прямой солнечный свет, и даже в этом случае их способность поглощать рассеянный свет ограничена. Кроме того, они тяжелые, непрозрачные и занимают много места.
Технология органических солнечных элементов существует уже около тридцати лет, однако в настоящее время она начинает вызывать значительный интерес из-за низкой стоимости производства. Хотя органические элементы еще не достигли значений эффективности кремниевых элементов, эти органические фотоэлектрические элементы (OPV) оказались легче по весу, более гибкими (они способны адаптироваться к изогнутым поверхностям) и даже более чувствительны к слабому освещению. уровней, а также непрямого солнечного света, что делает их одной из самых привлекательных фотоэлектрических технологий для многих повседневных применений. Среди таких преимуществ свойство, которое делает их еще более интересными, — это возможность реализации в виде полупрозрачных устройств.
Тем не менее, OPV, как и любая другая фотоэлектрическая технология, обеспечивает максимальную эффективность преобразования света в электричество с помощью непрозрачных устройств. Чтобы превратить такие элементы в прозрачные, задний металлический электрод необходимо уменьшить до нескольких нанометров, что резко снижает способность устройства собирать солнечный свет.
Исследователи ICFO смогли реализовать полупрозрачную ячейку, включающую фотонный кристалл, и добиться почти таких же хороших характеристик ячейки, как и ее непрозрачный аналог. Добавив такой дополнительный фотонный кристалл в ячейку, ученые ICFO смогли увеличить количество инфракрасного и ультрафиолетового света, поглощаемого ячейкой, достигнув эффективности 5,6% при сохранении прозрачности, почти неотличимой от обычного стекла. Эффективность и прозрачность делают эти элементы чрезвычайно конкурентоспособным продуктом для фотоэлектрических технологий, интегрированных в здания (BIPV). Чтобы достичь адекватного архитектурного вида, цвет ячеек можно настроить, просто изменив конфигурацию слоев фотонного кристалла.
Хорди Марторелл, профессор UPC в ICFO и руководитель исследования, объясняет, что «приложения для этого типа технологии в BIPV находятся всего в нескольких шагах от него, но технология еще не достигла точки насыщения. Открытие ICFO открывает путь для инноваций в другие промышленные применения прозрачных фотоэлектрических элементов. В среднесрочной перспективе мы ожидаем достичь чрезвычайно высокой прозрачности и эффективности, необходимых для включения таких устройств, как дисплеи, планшеты, смартфоны и т. д. »Будущее этих устройств выглядит многообещающим.
Недавно одобренный европейский проект под названием SOLPROCELL1 позволит консорциуму ведущих европейских исследователей и представителей промышленных предприятий под руководством ICFO активизировать изучение возможностей этих ячеек, улучшить их стабильность и срок службы, а также получить материал, необходимый для значительного повышения их эффективности.