Структура солнечных батарей усложняется

Учеными из технологического института Джорджии разработаны трехмерные солнечные батареи, которые позволят улучшить эффективность работы фотоэлектрических приборов за счет уменьшения их размера и веса.
Для повышения эффективности поглощения фотонов солнечного излучения на поверхности солнечных батарей, разработанных группой ученых под руководством д-ра Джуда Реди (Jud Ready) из технологического института Джорджии, имеются миниатюрные выступы, расположенные на расстоянии 10 мкм друг от друга. Высота выступов составляет 100 мкм, площадь поперечного сечения – 40x40 мкм, состоят они из миллионов вертикально расположенных углеродных нанотрубок.

Обычные плоские солнечные батареи отражают значительную часть падающего на них солнечного излучения. Новые батареи за счет трехмерных структур, расположенных на их поверхности, способны поглощать свет под разными углами, благодаря чему отпадает необходимость постоянно поддерживать перпендикулярную ориентацию батарей к направлению на солнце.

Конструкция трехмерных батарей также позволяет уменьшить толщину фотоэлектрического покрытия, в результате чего повышается эффективность преобразования энергии квантов в электрический ток.

Для изготовления солнечных батарей ученые использовали кремниевую подложку, на которую методом фотолитографии наносился тонкий слой железа. Затем пластина с нанесенной на нее металлической структурой обжигалась в печи при температуре 780 С, после чего на нее распылялись газообразные углеводородные соединения, которые, разделяясь на углерод и водород, образовывали в процессе химического осаждения углеродные трубки.

Далее получившаяся структура с помощью метода молекулярно-пучковой эпитаксии покрывалась слоями теллурида кадмия (CdTe) и сульфида кадмия (CdS), которые являются полупроводниками p-типа и n-типа соответственно, а сверху на них наносился тонкий слой проводящего оксида индия-олова, который играет роль верхнего электрода солнечной батареи.

Д-р Реди и его коллеги планируют в ходе дальнейших исследований определить оптимальные размеры и расстояния между выступами на поверхности солнечных батарей для различных углов падения излучения.