Ученые УрФУ изучили материал, который может изменить солнечную энергетику
Солнечные панели с наночастицами сульфида сурьмы значительно повысят свою эффективность
Физики УрФУ совместно с коллегами из Института физики металлов УрО РАН и Института ядерной физики Белградского университета (Сербия) выяснили, что наноразмерные частицы сульфида сурьмы в солнечных панелях работают эффективнее, чем кристаллические структуры и наночастицы другого состава. Характеристики синтезированных образцов тестировали при разных температурах и обнаружили высокую эффективность преобразования солнечного света при температурах 20-30° C. Исследователи заключили, что наночастицы сульфида сурьмы могут быть интегрированы в архитектуру солнечных панелей для повышения их эффективности. Результаты исследования опубликованы в журнале Optical Materials, работа поддержана в рамках программы академического превосходства «Приоритет-2030».
Несмотря на значительный прогресс в солнечной энергетике, рынок все еще сталкивается с проблемами, связанными с высокой стоимостью производства и недостаточной эффективностью преобразования энергии солнца в электричество. Исследование новых полупроводников, таких как сульфид сурьмы, может сделать изготовление солнечных панелей экономичнее и увеличить их производительность. Данный материал хорошо поглощает солнечный свет, менее токсичен, чем кадмий и индий, и устойчив к химическим воздействиям, что увеличит срок работы панелей.
Авторы исследования синтезировали полупроводниковые образцы с различными характеристиками, нагревая порошок сульфида сурьмы при 240° C. Размеры полученных наночастиц определяли методом сканирующей электронной микроскопии. Затем с помощью спектрофотометра и люминесцентного спектрометра были изучены оптические и фотоэмиссионные свойства полученных образцов в диапазоне от температур жидкого гелия (4К — почти абсолютный нуль) до комнатных температур. Проанализировав результаты исследований, ученые пришли к выводу, что для использования в солнечных элементах лучше подходят наночастицы и квантовые точки сульфида сурьмы размерами от одного до десяти нанометров.
В ходе эксперимента ученые выяснили, что с уменьшением размера частиц Sb2S3 эффективность преобразования солнечной энергии в электрическую будет увеличиваться. Изменяя размер наночастиц, можно управлять спектральным диапазоном оптического поглощения и производить солнечные панели под разные нужды, которые смогут генерировать больше энергии даже при низкой освещенности.
Фото: из личного архива