В ТюмГУ достигли прорыва в создании элементов солнечной энергетики

По их словам, метод позволяет сохранить состав и свойства материала, а в перспективе — получить фотоэлементы эффективнее традиционных кремниевых.

Кремний занимает до 95% мирового рынка солнечных батарей, но почти достиг физического предела по КПД: около 29-30% в теории, порядка 28% у лучших лабораторных образцов и 19-22% у коммерческих панелей. Поэтому ученые ищут альтернативы, включая тонкопленочные материалы. Один из них — теллурид кадмия (CdTe), однако при неправильной утилизации разбитых панелей кадмий может переходить в растворимую форму и попадать в почву и грунтовые воды.

Тюменские исследователи изучали Cd₂CuInS₄ как перспективный фотовольтаический материал. Их работа посвящена не созданию нового вещества, а методу синтеза и нанесения. Ранее подобные соединения получали высокотемпературным отжигом в ампулах, а в ТюмГУ сульфид синтезировали более простым и безопасным способом — из водорастворимых солей. Энергетический порог полученного порошка отличается от эталонного менее чем на 1%.

Затем материал нанесли тонким слоем на кварцевую пластинку — слой сохранил свойства исходного порошка. Это доказывает, что материал можно наносить на подложку без разложения и потери характеристик. Для напыления использовали плазму: четыре элемента собирались в тот же материал без потерь. В будущем ученые планируют улучшить технологию синтеза смешанных сульфидов и собрать прототип устройства для проверки эффективности в реальных условиях.

Работа выполнена при поддержке программы «Приоритет-2030».