С помощью этого материала можно заменить экраны устройств, стекла теплиц, а также окна небоскребов, домов и машин.
Группа исследователей из Университета Тохоку создала прозрачные солнечные панели с прозрачностью до 79 процентов на основе монослойных полупроводников из металла и халькогена. Ученые отмечают, что «прозрачные солнечные панели обладают большим потенциалом в применении по сравнению с обычными непрозрачными». в статье, опубликованной в Nature Scientific Reports.
Несмотря на прогресс в изучении полупроводников перовскита и органических соединений, получить видимую прозрачность свыше 70% не удавалось. Японские учёные улучшили солнечные элементы на барьере Шоттки — потенциальном барьере, образованном на границе приконтактного слоя полупроводника и металла. В качестве основных материалов использовали оксид индия-олова — наиболее распространенный прозрачный проводящий оксид — и монослой дисульфида вольфрама.
Дисульфид вольфрама принадлежит к группе дихалькогенидов переходавых металлов. (transition metal dichalcogenide, TMD)— тонких проводников, состоящих из переходного металла и халькогена. Действительно тонкие — всего три слоя атомов, слой металла располагается между слоями халькогена. Ученые считают дихалькогениды переходных металлов одними из самых перспективных материалов для создания почти прозрачных солнечных панелей. Во-первых, потому что эти материалы работают в диапазоне видимого света. Во-вторых, потому что их практически не видно нам.
Японские учёные улучшили контактный слой между компонентами. Добавление тонкого слоя оксида вольфрама позволило повысить эффективность преобразования электроэнергии в тысячу раз по сравнению с элементами, имеющими обычные электроды из оксида индия-олова. Однако возникла проблема масштабирования технологии и её применения на практике.
Простое увеличение числа и площади элементов часто понижает мощность. Учёным удалось обнаружить «архитектурный дизайн, подходящий для массового изготовления подобных деталей».
Благодаря достигнутым результатам, мощность солнечной панели площадью один квадратный сантиметр составила 420 пиковатт при пропускной способности 79 процентов. Это наивысший показатель для столь тонкого элемента на основе дихалькогенидов переходных металлов.
Прозрачные солнечные панели меняют нашу жизнь. От небольших устройств до полностью стеклянных офисных зданий – нас окружает множество стеклянных поверхностей. Такая технология должна быть сначала сравнительно недорогой и простой в изготовлении.