1. Кремний
Подавляющее большинство солнечных батарей делается на основе кремния. Кремний является наиболее изученным материалом в мире технологий, что даёт ему значительную фору.
Основным минусом кремниевых солнечных батарей является их всё ещё высокая стоимость. С точки зрения физики, кремний - это в принципе плохой материал для солнечных батарей. Как следствие, типичные батареи на кремнии грешат огромным расходом материала и ограничениями в плане дизайна.
2. Гибкие девайсы: CIGS и CdTe.
Здесь речь пойдёт о материалах, которые состоят из нескольких элементов. Итак, нашумевший в мире солнечной энергетике материал CIGS состоит из 4х элементов - медь (Cu), индий (In), галлий (Ga) и селен (Se). В зависимости от концентрации этих элементов в материале, свойства девайса существенно меняются. Солнечные батареи из Кадмия и Теллура (CdTe Solar Cells) - тоже вполне себе многообещающая, альтернативная кремнию технология. Правда, из-за токсичности кадмия, эта технология вызывает общественные разногласия.
Физические свойства CIGS и CdTe позволяют сделать батарею в сто раз тоньше кремния, и при этом почти не уступить в эффективности. Помимо экономии материала это даёт ещё такое важное преимущество, как возможность делать такие батареи гибкими и гнущимися.
Пока доля таких материалов на рынке небольшая - менее 10%. Но эта область солнечной энергетики активно развивается, и есть благоприятные прогнозы на будущее.
3. Научный прорыв 21го века: Органика и Перовските
Удивительно, но не только высококачественные кристаллы и сложные технологии могут быть активным материалом для солнечной батареи. Органические материалы вроде красителей и полимеров тоже обладают фотоэффектом. В лаборатории технолог может сделать органическую батарею стоимостью в несколько центов всего за пару минут.
Из-за преимущества в цене и простоте изготовления, именно эта тема привлекла внимание многих исследователей. Учёным удалось добиться впечатлительных результатов - за 10 лет эффективность батарей на органических материалах поднялась почти с нуля до 11%.
Ещё более внушительный результат был продемонстрирован на кристаллах Перовскита.Эффективность этих батарей всего за несколько лет исследований подскочила до 25%, таким образом, обогнав большинство других ведущих технологий.
Несмотря на очевидные преимущества в цене и изготовлении, пока что рано говорить о полноценном выходе таких батарей на рынок. Большая проблема этих технологий - их нестабильность. Эффективность таких батарей может упасть до нуля за несколько минут из-за окисления в кислороде воздуха. Сегодня огромное количество лабораторий во всем мире борется над вопросом продления время жизни этих девайсов.
4. Арсенид Галлия. Мировой рекорд по эффективности
Солнечные батареи на основе Арсенида Галлия достигают эффективностей в 46%, что является абсолютным рекордом на сегодняшний день. К сожалению, из-за очень сложной и дорогостоящей технологии такие девайсы почти не рассматриваются для земного рынка, зато активно внедряются в технологию космическую!
