Российские ученые предложили инновационную конструкцию солнечных элементов

Сотрудники отдела микроэлектроники НИИЯФ МГУ - Алла Чеботарева, Татьяна Кост, Геннадий Унтила - предложили инновационную конструкцию солнечных элементов Laminated Grid Cell (LGCell).

Новая конструкция позволит уменьшить стоимость вырабатываемой электроэнергии. "Конструкция LGCell родилась и развивается именно в НИИЯФ. Её изюминка - проволоки и плёнки прозрачного проводящего оксида; этим занимаемся мы. Соавторы из компании "Солнечный ветер" изготавливают диффузионные кремниевые структуры для LGCell, а из ФТИ им. А.Ф. Иоффе несут ответственность за корректность измерений параметров солнечных элементов", - рассказал ведущий научный сотрудник отдела микроэлектроники НИИЯФ МГУ, кандидат физико-математических наук Геннадий Унтила.

В научной статье авторы работы поясняют: чтобы снизить стоимость электроэнергии, вырабатываемой солнечными элементами из кристаллического кремния, необходимо уменьшать их толщину, сделать двусторонними, концентраторными, изготовить из кремния n-типа без применения серебра. Толщину нужно уменьшать потому, что более половины стоимости солнечного модуля составляет цена кремниевых пластин. Сделав двусторонними солнечные элементы, можно увеличить энерговыработку фотоэлектрических систем за счёт использования света, падающего на тыльную поверхность, например, на 10-50%. Концентрирование света с помощью дешёвых линз и отражателей позволяет увеличить энерговыработку фотоэлектрических систем без увеличения площади дорогостоящих солнечных элементов.

Изготовление солнечных элементов из кремния n-типа предпочтительнее по двум причинам: он менее чувствителен к обычным примесям (например, Fe) и дефектам; стабилен. Отказ от применения серебра связан с ростом на него цены. Все из перечисленных требований соблюдаются в инновационной конструкции солнечных элементов Laminated Grid Cell.

LGCell состоит из электродов из плёнок прозрачного проводящего оксида (TCO), нанесённых на обе поверхности солнечных элементов, которые одновременно выполняют роль антиотражающего и пассивирующего покрытия; а также контактной сетки из проволоки, прикреплённой к поверхности ТСО низкотемпературным ламинированием.

Контакты LGCell симметричны (лицо/тыл), что позволяет изготавливать двусторонние солнечные элементы и уменьшать их толщину с минимальным риском их повреждения, применимы к солнечным элементам из кремниевых пластин как p-, так и n-типа, обеспечивают сочетание рекордно низких резистивных и оптических потерь, что позволяет использовать солнечные элементы в низкоконцентраторных системах, а также LGCell не содержит серебро.

Учёные провели также сравнение параметров изготовленного сотрудниками НИИЯФ МГУ солнечного элемента LGCell и коммерчески доступного высокоэффективного двустороннего солнечного элемента из кремния n-типа (Reference Cell) в условиях освещения концентрированным светом.

Величина последовательного сопротивления у Reference Cell более чем в два раза меньше. Преимущество LGCell достигнуто именно за счёт проводящего покрытия и проволочных контактов.

Авторы работы заявляют, что сочетание в одном солнечном элементе свойств двусторонности и концентраторности, которыми характеризуется солнечный элемент конструкции LGCell, не имеет аналогов. Статья о работе "Двусторонний концентраторный солнечный элемент из кристаллического кремния n-типа без применения серебра" опубликована в журнале "Progress in photovoltaics: research and applications" (первая статья подготовленная российскими авторами).

Хочешь всегда знать и никогда не пропускать лучшие новости о развитии России? У проекта «Сделано у нас» есть Телеграм-канал @sdelanounas_ru. Подпишись, и у тебя всегда будет повод для гордости за Россию.