Дослідники з Університету Ріцумейкан у Кіото розробили нові гнучкі тонкі сонячні батареї, які не містять кадмію. Їхня технологія не тільки зменшує шкідливий вплив на навколишнє середовище – її вироблення коштує менше. Таким чином, нові сонячні батареї прокладають шлях до чистої енергетики.
Боротьба зі зміною клімату значною мірою залежить від відмови від викопного палива. Це означає перехід до альтернативних, чистіших відновлюваних джерел енергії. Фотоелектрична енергія є одним із найбільш ефективних рішень на сьогодні. За даними Міжнародного енергетичного агентства, світове виробництво сонячної фотоелектричної енергії до 2021 року зросте майже до 1000 ТВт/год, що робить її найшвидшою відновлювальною енергією з точки зору збільшення потужностей. Перевага цієї технології в тому, що вона є мобільною і може бути розгорнута в дуже малих кількостях.
Фотоелектричні елементи зазвичай виготовляються з напівпровідникових матеріалів, включаючи кремній або інші сполуки на основі індію, галію або кадмію. Наприклад, телурид кадмію (CdTe) останніми роками замінив кремній. Завдяки кращій здатності поглинати світло (навіть на світанку або в похмурі дні), він більш економічний, ніж кремнієві елементи. Проте телурид кадмію має серйозні недоліки, в тім негативний плив на екологію.
Вплив процесів виробництва сонячних батарей на навколишнє середовище, як і раніше, викликає занепокоєння, оскільки при виготовленні сонячних батарей використовуються токсичні матеріали та утворюється велика кількість промислових відходів. Зокрема, деякі матеріали містять буферний шар із сульфіду кадмію, який є високотоксичним та канцерогенним. Тому професори Джакапан Чантана та Такаші Мінемото та їхня команда вирішили змінити процес виробництва таким чином, щоб цей буферний шар був менш шкідливим. Для цього вони експериментували з окисленням поверхні сонячних модулів.
Спроби окислити поверхню сонячних модулів робилися й раніше, але цей процес був надзвичайно трудомістким і тривав кілька місяців. Новий метод, запропонований Чантаною та його колегами, скорочує час окислення лише до кількох годин.
Після тестування різних умов окиснення дослідникам вдалося створити сонячний елемент із CIGSSe з максимальною ефективністю перетворення енергії 16,7% після 6 годин окиснення при температурі 130 °C. Хоча ця ефективність нижча, ніж у звичайних сонячних батарей (які зазвичай перевищують 20%), перевага цього підходу у тому, що він набагато екологічніший.
Крім того, цей процес дуже економічний, а це робить можливим масштабне виробництво. В останні роки частка відновлюваних джерел енергії значно зросла у всьому світі. Нещодавній звіт аналітичного центру Ember показує, що до 2021 року сонячна та вітрова інфраструктура вироблятиме понад 10% електроенергії у світі. Загалом виробництво сонячної та вітрової енергії зросло на 17% у 2021 році і, як очікується, продовжить зростати до 20% до 2030 року. З більш ефективними, економічними та екологічно чистими сонячними батареями ці зусилля щодо переходу на нові джерела енергії стануть ще успішнішими.
Натхнення: elektrovesti.net