Лазерное скрайбирование для повышения эффективности солнечных батарей

Ученые разработали технологию, которая усовершенствует солнечные батареи с помощью лазера с ультрабыстрым импульсом.

Новшество поможет преодолеть две основных проблемы на пути широкого распространения солнечных батарей: необходимость снизить производственные затраты и повысить эффективность преобразования солнечного света в электрический ток, сообщил профессор Юнг Шин из университета Пурдю.

Для объединения солнечных батарей в группу, которая сможет вырабатывать достаточно энергии, требуются микроканалы. Обычные методы скрайбирования, которые предусматривают создание каналов механическим способом с помощью резца являются достаточно медленными и дорогостоящими, а кроме того, такие каналы несовершенны, сообщает EurekAlert.

«Издержки производства солнечных батарей удалось значительно снизить, когда их стали изготавливать из тонкой пленки вместо слоистой пластины, но вот высококачественные микроканалы в этой пленке создать оказалось очень трудно», сказал Шин. «Механическое скрайбирование — метод недостаточно эффективный, а потому невыгодный. И хотя полным ходом шло исследование лазерного скрайбирования, до сих пор управление лазерами не было на уровне, достаточном для точного создания микроканалов в соответствии с требуемой спецификацией».

Ученые надеются повысить эффективность, сократив расходы за счет использования лазера с ультракоротким импульсом для создания микроканалов.

«Эффективность солнечных батарей зависит в значительной мере от того, насколько точно нанесены микроканалы», сообщил Шин. «Если они созданы с повышенной точностью, эффективность также растет».

Результаты исследования показали, что лазер с ультрабыстрой пульсацией способен точно сформировать микроканалы с точной глубиной и четкими границами. Лазерный импульс длится всего несколько пикосекунд или квадрильонную долю секунды. Поскольку импульс столь скоротечен, лазер не повреждает тонкую пленку высокотемпературным воздействием.

«Технология позволяет создавать очень четкие микроканалы на поверхности любого слоя», заметил Шин. «Скорость скрайбирования весьма велика, несколько метров в секунду, что невозможно с использованием механического резца. Процесс достаточно чуткий, и лазером необходимо управлять так, чтобы за один раз он воздействовал лишь на один слой тонкой пленки. С указанным типом лазера это возможно, ведь точность в данном случае примерно 10-20 нанометров».

Традиционные солнечные батареи обычно плоские и твердые, но разрабатываемые тонкопленочные солнечные батареи гибкие, что делает возможным их использование даже на черепичной или стеклянной крыше и на фасадах зданий.

Сегодня на рынке доля тонкопленочных солнечных батарей составляет 20%, а к 2013 году, по некоторым прогнозам, она достигнет 31%.

09.03.2011