ICFO пропонує дизайн сонячних елементів з потенціалом до 43% ефективності
Дослідники ICFO описали підхід до проєктування сонячних елементів, який зменшує втрати випромінення й теоретично піднімає межу ефективності з 33,16% до близько 43%.
Команда з Institut de Ciències Fotòniques (ICFO) опублікувала дослідження про новий спосіб зменшити так звані втрати Болцмана в сонячних елементах. За їхніми розрахунками, це може підняти теоретичну межу ефективності з 33,16% (межа Шоклі—Квайссера) приблизно до 43% — значний крок на тлі того, що побутові панелі нині працюють на рівні 20–23%.
Що саме запропонували в ICFO
На відміну від численних робіт, які борються з перетворенням сонячної енергії на тепло, дослідження ICFO націлене на іншу втрату — енергію світла, яке самі елементи випромінюють. Автори описують невідповідність між вузьким конусом поглинання сонячного світла та ширшим конусом випромінення і пропонують його звузити.
Експеримент провели на органічному сонячному елементі. Замінивши прозорий електрод із оксиду індію-стануму на тонкий срібний та перетворивши елемент на оптичну порожнину, дослідники зберегли пропускання світла всередину, але зменшили випромінення під великими кутами. Це дало близько +0,85% до ефективності в конкретному зразку — скромний приріст, який, однак, підтверджує працездатність підходу.
Як це працює
Ідея зводиться до «звуження» конуса випромінення, щоб він краще збігався з конусом поглинання. За даними ICFO, коли емісія просторово обмежена, сонячні елементи в принципі можуть наближатися до ефективності близько 43%. Принцип має бути сумісний із різними типами фотовольтаїчних матеріалів, а не лише з лабораторними зразками.
Роботу опубліковано в журналі Energy & Environmental Science. Це фундаментальний результат, тож споживчих панелей із такою ефективністю найближчим часом чекати не варто, однак потенціал для «трик-дауну» відчутний, зокрема на тлі зростання популярності балконних панелей у США.
Контекст: перегони за ефективністю тривають
2026 року було кілька гучних заяв у галузі: у липні китайська LONGi представила сонячний елемент із ККД 35,5% і заявила, що застосований у ньому тип елемента теоретично також здатен досягти 43%. Підхід ICFO пропонує інший шлях до тієї ж верхньої межі — через обмеження випромінення та зменшення втрат Болцмана.
