Солнечная энергия — это экологически чистая альтернатива обычным невозобновляемым источникам энергии. Однако современные солнечные панели требуют использования токсичных материалов. Группа ученых из Кореи разработала новую экологичную альтернативу и сообщила о своих результатах в журнале Nano Energy.

Неминуемая угроза кризиса, связанного с изменением климата, однозначна, и, учитывая ее безотлагательность, необходимо ускорить переход к возобновляемым источникам энергии. В последние годы солнечная энергия стала одним из самых многообещающих кандидатов для решения этой задачи.

Солнечные панели состоят из фотоэлектрических элементов, при этом материалы, подвергающиеся воздействию света, генерируют электрический ток. Современные тонкопленочные солнечные элементы состоят из слоев фотоэлектрического материала толщиной в микрометр или субмикрон, что позволяет интегрировать их в гибкие и легкие панели для использования в различных подложках. Однако у этого процесса есть некоторые ограничения.

Профессор Джун Хо Ким из Инчхонского национального университета, возглавлявший исследование, объясняет: «Большинство тонкопленочных солнечных элементов содержат токсичные и дорогие элементы, которые ограничивают применения солнечных элементов».

Профессор Ким и его команда работали над производством солнечной батареи с использованием экологически чистых природных материалов, которые легко добывать и недорого производить.

Ученые обратили внимание на экологически чистый кестерит, природный минерал, который действует как поглотитель фотонов. В большинстве солнечных батарей используется буферный слой из сульфида кадмия (CdS) для оптимизации работы кестерита. Загрязнение, связанное с созданием этих буферов, и токсичность кадмия нежелательны для создания экологичных солнечных батарей.

Чтобы решить эту проблему, исследователи изучили многообещающую альтернативу CdS — «буферы ZTO». Это стеклянные подложки, покрытые оксидом цинка и олова. Чтобы еще больше повысить эффективность солнечного элемента, команда выровняла уровни энергии электронов между слоем поглотителя из кестерита и буферного слоя ZTO. Это позволило улучшить циркуляцию электронов между двумя слоями, увеличив напряжение ячейки и общую производительность.

Этот метод является первым, обеспечивающим столь высокую производительность при использовании исключительно экологически чистых, доступных и недорогих материалов.