• РЕГИСТРАЦИЯ

Новости Китая. Ученые разработали уникальные солнечные батареи. Как они работают?

2 966

Перед тем , как рассмотреть китайские новости, давайте вспомним, что в школе на уроках физики рассказывают про солнечные батареи. 

Солнечные батареи – это уже вторая попытка человечества покорить безграничную энергию Солнца и заставить ее работать на благо людей. Первыми появились солнечные коллекторы (солнечные термальные электростанции), в которых электричество вырабатывает нагретая до температуры кипения под сконцентрированными солнечными лучами вода. (см https://itc.ua/articles/solnechnyie-batarei-kak-eto-rabotaet/).

Солнечные же батареи производят непосредственно электричество, что намного эффективнее. При прямой трансформации теряется значительно меньше энергии, чем при многоступенчатой, как у коллекторов (концентрация солнечных лучей, нагрев воды и выделение пара, вращение паровой турбины и только в конце выработка электричества генератором).

Современные солнечные батареи состоят из цепи фотоэлементов – полупроводниковых устройств, преобразующих солнечную энергию напрямую в электрический ток. Процесс преобразования энергии солнца в электрической ток называется фотоэлектрическим эффектом.

Данное явление открыл французский физик Александр Эдмон Беккерель в середине XIX века. Первый же действующий фотоэлемент спустя полвека создал знаменитый русский ученый Александр Столетов.

Фотоэлемент — это электронное устройство, которое преобразует световые сигналы в электрические. Этот прибор был изобретен российским физиком Александром Григорьевичем Столетовым в конце 19 в.

Массовое производство солнечных батарей стало возможным гораздо позже после разработки фотоэлементов на основе кремния Si. Он до сих пор остается самым распространенным материалом в производстве солнечных батарей. Правда, очистка кремния – процесс крайне затратный, а потому мало-помалу пробуются альтернативы: соединения меди, индия, галлия , кадмия и др.

Кремний -это полупроводник. Полупроводник – это такой материал, в атомах которого либо есть лишние электроны (n-тип), либо наоборот, их не хватает (p-тип). Соответственно, полупроводниковый фотоэлемент состоит из двух слоев с разной проводимостью. В качестве катода используется n-слой, а в качестве анода – p-слой.

Лишние электроны из n-слоя могут покидать свои атомы, тогда как p-слой эти электроны захватывает. Именно лучи света «выбивают» электроны из атомов n-слоя, после чего они летят в p-слой занимать пустующие места. Таким способом электроны бегут по кругу, выходя из p-слоя, проходя через нагрузку (в данном случае аккумулятор) и возвращаясь в n-слой.

Разрез фотоэлемента на основе кремния

(из работы https://itc.ua/articles/solnechnyie-batarei-kak-eto-rabotaet/)

Мощности отдельных фотоэлементов недостаточно, чтобы питать большие электроприборы. Поэтому их объединяют в электрическую цепь, тем самым формируя солнечную батарею (другое название – солнечная панель).

На каркас солнечной батареи фотоэлементы крепятся таким образом, чтобы их в случае выхода из строя можно было заменять по одному. Для защиты от воздействия внешних факторов всю конструкцию покрывают прочным пластиком или закаленным стеклом.

Разные материалы имеют разныю эффкетивность при выработке электричетва в этих батареях.

Самым низким коэффициентом фотоэлектрического преобразования обладают аморфные, фотохимические и органические фотоэлементы. У первых двух типов он равен примерно 10 процентам, а у последнего – всего лишь 5 процентам. Это означает, что при мощности солнечного потока в 500 Вт солнечная панель площадью один квадратный метр будет вырабатывать соответственно 50 и 25 Вт электроэнергии.

У солнечных батарей на основе кремниевых полупроводников эти показатели выше. Коэффициент фотоэлектрического преобразования на уровне 20%, а при благоприятных условиях — и 25% для них привычное дело. Как результат, мощность метровой солнечной панели может достигать 125 Вт.

Но а теперь вернемся к современным достижениям китайских ученых. В китайском институте химии Академии наук разработали новый тип высокоэффективных солнечных батарей на основе нового класса полупроводников из титаната кальция СаТiO3 , минерала , который называется перовскитом. Они представляют собой уже следующее поколение солнечных батарей.

из работы https://mywatt.ru/poleznaya-in...

Интерес к этому минералу, как потенциальному полупроводнику для фотоэлектрических систем, возник только в 21 веке, с появлением тонкопленочных технологий. Первые же эксперименты подтвердили, что передачу электрического заряда перовскитные солнечные элементы осуществляют ничуть не хуже классических из кремния. Но при этом у новых материалов наблюдалось гораздо лучшее удельное поглощение одного и того же количества излучения.

Причиной оказалась примерно во столько же раз большая эффективная ширина поглощающего спектра у перовскита. Более того, добыча в промышленных масштабах титаната кальция дешевле, а его производство проще.

Наряду с фотовольтаикой на базе полимеров и органики, тонкопленочные перовскиты относят к третьему поколению гелио панелей. Для них характерен ряд важных достоинств: неорганическая структура, широкий спектр диапазона поглощения, возможность использовать в роли электродов углерод вместо золота, высокая скорость и доступность оборудования для изготовления.  Напрмиер, перовскитные солнечные панели сегодня можно напечатать на 3D-принтере среднего уровня. Более того, на выходе несложно получать целые рулоны пленки с возможностью их дальнейшей нарезки при сохранении эксплуатационных качеств каждого отрезка.

Важна также и экологическая чистота производства, так как пленки на базе CaTiO3 - гетероструктурные и не содержат в своем составе экологически опасные химические элементы. Это сильно упрощает процесс их последующей утилизации и не требует установки дорогостоящих улавливателей канцерогенов на стадии производства.

Модифицированные китайскими учеными перовскито-органический тандемные солнечные элементы могут достичь эффективности фотоэлектрического преобразования 26,4%, что является одним из самых высоких показателей для подобных солнечных элементов на сегодняшний день.

Группы ученых из Китая и других стран также работают над улучшением эксплуотационных и физико-электрических характеристик новых солнечныых батарей. Напримр, этого можно добиться при добавлении сложных металло-органических и др. соединений а структуру полупроводников.

  

из работы https://www.pv-magazine.com/20...

...

Вот такая интересная и сложная физика и химия нового класса материалов для солнечных элементов.

...

Читайте:

Солнечные батареи: как это работает. 2013.

https://itc.ua/articles/solnechnyie-batarei-kak-eto-rabotaet/

...

В Китае разработали уникальные солнечные батареи

https://svpressa.ru/science/news/434105/

..

...

Кто изобрел фотоэлемент?

Фотоэлемент — это электронное устройство, которое преобразует световые сигналы в электрические. Этот прибор был изобретен российским физиком Александром Григорьевичем Столетовым в 1873 году.

https://vk.com/wall-194267129_364

...

Солнечные батареи из перовскита.

https://mywatt.ru/poleznaya-informaciya/osobennosti-perovskitnyh-solnechnyh-elementov

...

Inverted perovskite solar cell with 25% efficiency. 2022.

https://www.pv-magazine.com/2022/04/22/inverted-perovskite-solar-cell-with-25-efficiency/

....

Солнечные батареи из перовскита

https://mywatt.ru/poleznaya-informaciya/osobennosti-perovskitnyh-solnechnyh-elementov

...

Perovskite Tandem Solar Cells 2017

https://www.researchgate.net/publication/317233711_Perovskite_Tandem_Solar_Cells

...

Перовскитный солнечный элемент с КПД 22,02%

2024

https://www.prosolar.ru/renews/perovskit-solar-cell-22percent/?ysclid=m2jl5l63k8262778968

...

ПЕРОВСКИТНЫЕ СОЛНЕЧНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ 2023

https://engtech.spbstu.ru/userfiles/files/articles/2023/1/Nasiruddin%2C-Vasilopulu.pdf?ysclid=m2jl3c61j730419021

....

https://cont.ws/@apov2014/2703095 

СССР и КНР - два примера передового развития для всего человечества.

...

27 08 2024

https://cont.ws/@apov2014/2874172

Новости Китая. Как проводят борьбу с коррупцией?

...

29 07 2024

https://cont.ws/@apov2014/2857145

Новости Китая. В Пекине уже думают о том, как отметить 100-летие КНР. 2024.

....

Новости Китая. Суперпоезд на магнитной подушке набрал 1000 км/ч в вакуумной трубе. https://cont.ws/@apov2014/2862048

...

https://cont.ws/@apov2014/2828123

Снова о достижениях Китая. Ситуация на рынке жилья. 2024.

...

https://cont.ws/@ardjyna/2809783

Китай будет раздавать жильё бесплатно. 2024.

...

https://cont.ws/@yedkiy/2791622

Китайская угроза или развиваться быстрее Запада не положено 2024

....

https://cont.ws/@apov2014/2561935

Сложный и одновременно простой вопрос : что в Китае - социализм или капитализм? ч. 1.

....

https://cont.ws/@apov2014/2561943

Собака лает, китайский караван идет. часть 2

...

https://cont.ws/@apov2014/2561948

Путь к лидерству на планете - современный Китай. часть 3.

....

https://cont.ws/@apov2014/2561949

Путь к лидерству на планете - современный Китай. часть 4.

...

https://aftershock.news/?q=node/1390961

Китайский план преобразования природы 2024

--

17 01 2024

https://cont.ws/@apov2014/2717548

Достижения Китая 2023.

....

    Жирной жизни бюргеров пришёл конец, -ец, -ец, -ец!

    Здравствуйте, мои дорогие читатели.Когда же немцы поймут, что их санкции убивают не только собственную промышленность, но и всё, что было создано за последние десятилетия? Они уже насто...

    Ваш комментарий сохранен и будет опубликован сразу после вашей авторизации.

    0 новых комментариев

      John Сегодня 04:20

      Сокровища русской культуры - 102. Четыре поэта.

      Эти четыре больших поэта жили в одно и то же время и остались в памяти любителей поэзии и культуры. Белла Ахмадулина (1937-2010) «Живет такой парень". 1964. Режиссер Василий Шукшин.Белла АхмадулинаПо улице моей который годзвучат шаги - мои друзья уходят.Друзей моих медлительный уходтой темноте за окнами угоден.Запущены мо...
      707
      John 31 октября 19:01

      Новости Китая. Китай по всем параметрам человеческого развития уже опережает США.

      Товарищ Си не жалеет денег для образования и развития нацииопубликовано в https://svpressa.ru/world/article/434851/автор Дмитрий Капустин Экономика Китая по итогам года вырастет на 5%. Производство в стране поддерживается восстановлением спроса: китайцы все чаще ходят в магазины. Если в августе розничная торговля выросла на ...
      478
      John 21 октября 17:26

      Сокровища русской культуры - 101. Ф. Раззаков. Бард, его песни и развенчание мифов.

      Фёдор Раззаков (г.р. 1962) — российский писатель, историк, автор многих книг об интересных лицах и аспектах советской культуры. Такая знаковая финура советской культуры как В. Высоцкий (1938-1980) не могла не вызвать интерес писателя- историка. Например, более 10-ти лет назад вышла его книга «Владимир Высоцкий: козырь в тайной войне...
      1144
      John 14 октября 05:21

      «Я волком бы выгрыз бюрократизм...» Но бюрократизм бывает разный.

      Великий поэт : »Я волком бы выгрыз бюрократизм...».  На эту тему на Конте опубликован текст ( "Бюрократизм", как новая формация, сменившая капитализм и социализм. « https://cont.ws/@Ardjyna/2900704) , в котором автор А. Иванов в конце характеризует существующую в мире социально-экономическую систему, как бюрократизм. С моей точки зрения явно н...
      318
      John 4 октября 01:49

      Вперед в БССР! Молодость моя, Белоруссия.

      Белоруссия - единственная из 15 постсоветских республик, которой за 30 с чем-то лет развала Великой страны удалось во многом избежать этого развала. И заслуга в этом ясно кого. И народа тоже.Посмотрим. как там на второй половине Союзного Государства. Национальная библиотека (бывшая Ленинская ) Минск«Никаких перекупщиков нет, даже восточными пряностями ...
      1437
      John 1 октября 17:48

      «Культура» бьёт ключом - женщина выгуляла ребенка-квадробера вместе с собакой , девочка была на поводке, а питомец нет.

      Докатились до «прогресса» -- дебилы и дегенераты торжествуют. Так и должно быть после 33 лет дегенеративного капитализма. Надо побольше сидеть в тик-токе и фэйсе. Жителей Омска 30 сентября шокировала неожиданная картина – мать выгуливала дочь-квадробера и собаку. Видео этого инцидента выложили в социальных сетях.Видео можно посмотреть по ссылке:Самое и...
      837
      John 1 октября 02:01

      ШОКИРУЮЩАЯ ПРАВДА о НОБЕЛЕВСКОЙ ПРЕМИИ

      Опубликовано в https://vk.com/@russkazi-shokiruuschaya-pravda-o-nobelevskoi-premii…или МЕЖДУСОБОЙЧИК под названием НОБЕЛЕВСКАЯ ПРЕМИЯ Полезно вспомнить историю возникновения «самой престижной в мире премии». Личность её родоначальника шведа Альфреда Нобеля исчерпывающе характеризует строчка стихотворения В.Г.Бояринова: «Это он из динамита сделал бизнес н...
      1355
      John 26 сентября 03:14

      Сокровища русской культуры - 100. «Одиноким предоставляется общежитие» 1983 г.

      Вот и юбилейный Сотый выпуск этой рублики. Для него мы выбрали одну из лучших советских кинолент. Фильм был снят относительно недавно - около 40 лет назад, но как сильно изменилась жизнь за это время. Нет Лучшей страны в мире - СССР. Потеряны большинство из идеалов, которые утверждали авторы в фильме- дружба, взаимная помощь и поддержка, бескорыстность, человечно...
      555
      John 19 сентября 23:48

      О “демократии”.

      В политическом словаре есть много слов, используемых сплошь и рядом в целях демагогии и промывания мозгов, например, демократия, свобода, борьба с коррупцией и др.   Поэтому начнём сразу с конца, т. е . с выводов:1. Я бы вообще запретил использ. слово «демократия» ( Д.) и тому подобных ложных терминов и из словарей вычеркнул. Изменения в русск...
      590
      John 14 сентября 18:53

      Как и что читал тов. Генералиссимус?

      За последние 30 лет капитализма в стране потеряна культура чтения , такая же ситуация и во всем мире, кроме.... Раньше СССР был самой читающей в мире страной. А сейчас книгам место на помойке....  Только не надо ля-ля, что все читают книги на экране - никто не читает.Зато резко возросла антикультура татуировок, идиот-рока, идиотов в...
      948
      John 12 сентября 18:58

      Как действует «пятая колонна»?

      Как действует «пятая колонна»?Напомним, что термин «пятая колонна» появился по время Гражданской войны в Испании и его автором считается «испанский генерал Эмилио Мола, командовавший армией франкистов в ходе гражданской войны в Испании 1936-1939 годов. По свидетельству мадридского журналиста газеты Нью-Йорк Таймс Вильяма Карни (William P. Carney), ...
      529
      John 10 сентября 00:41

      Мы не рабы?

      Мы не рабы! Так было у нас в СССР и это учили дети по советскому букварю. А сейчас?ПРИНЦИПЫ КАПИТАЛИСТИЧЕСКОГО РАБСТВА.опубликовано в https://vk.com/wall-57478050_672150Ликбез. ПРИНЦИПЫ КАПИТАЛИСТИЧЕСКОГО РАБСТВА 1. Экономическое принуждение рабов к постоянной работе. Современный раб вынужден работать без остановки до смерти, т.к. средств, заработанных...
      1077
      John 30 августа 18:55

      В. Катасонов: «дикий» капитализм России.

      «Министерство правды» не скажет, сколько металлург работает на себя, а сколько на Потанина, Лисина или Мордашова.На «Норникеле» рабочий отрабатывает свою дневную зарплату менее чем за часВалентин Катасоновопубликовано в https://svpressa.ru/business/article/427335/Мы живем в очень «токсичной» информационной среде. Наша жизнь очень напоминает мир из роман...
      590
      John 29 августа 15:44

      Новости Китая. Школьный учитель - главный человек в стране.

      В этом важнейшем вопросе Китай следует опыту СССР и правильно делает. Кстати, от этом же сообщают и из Белоруссии. “Председатель Палаты представителей Игорь Сергеенко заявил о необходимости повышения престижа учителя в Беларуси. Он подчеркнул, что педагог остается ключевой фигурой в образовании и его авторитет необходимо укреплять. Сергеенко отметил, ...
      528
      John 27 августа 20:17

      Новости Китая. Как проводят борьбу с коррупцией?

      Новости Китая. Как проводят борьбу с коррупцией?О широкой актикоррупционной программе Китая пишут много.В этом материале приводятся некоторыые детали. опубликовано в https://t.me/shirokoborodovавтор Анатолий Широкобородов«С 1979 по 1981 г. отделами по проверке дисциплины по стране было расследовано и рассмотрено 358 тыс. дисциплинарных дел и наказано в общей сложности...
      1050
      John 22 августа 23:58

      Почему не устоял СССР?

      Этот вопрос постоянно задаётся в интернете и интересует многих.Практически всё уже ясно по этому вопросу. Вот коротко некоторые ответы. 1.Сильнейшее противодействие запада и Холодная война (с 1917 г.) вместе с горячими.2. Пятая колонна. Я уже писал, что разведчику Л. Шабаршину его коллега из ЦРУ сказал в частной беседе: « Вы бы со стула упали, если бы з...
      1848
      John 19 августа 22:54

      Сокровища мировой и русской культуры - 99. Ангелы Леонардо.

       «Где нет Духа Божия, там нет искусства, а где мысль не работает рядом с рукой – там нет художника». Леонардо да ВинчиВ живописи , как и в музыке , нас всегда привлекает особенно то, что позволяeт увидеть невидимое - скрытые движения души и присутствие чудесного вокруг нас.    Известный факт - в России есть только две картины Леонардо...
      175
      John 10 августа 23:50

      Олимпийская срамота.

      Заканчиваются эти Олимпийские игры. Для любого спортсмена и болельщика такие соревнования всегда приносили радость и положительные эмоции. Всегда Игры были праздником молодости, силы и красоты. Но не так было на этот раз. Постоянные скандалы и интриги по разным причинам. Вода в самой знаменитой реке мира не подходила для соревнований из-за загрязнений....
      705
      John 9 августа 23:24

      Константин Сивков о потерях и пятой колонне в России.

      Программа Красная Линия . https://www.youtube.com/watch?v=cUUQ0mz3C1Mhttps://www.youtube.com/watch?v=ndU2gLD3zgcСивков Константин Валентинович, капитан первого ранга, заместитель президента Российской академии ракетных и артиллерийских наук, доктор военных наук. Ведущий: Заключительный комплексный вопрос. Коррупция - это элемент войны и разрушение нашей...
      315
      John 9 августа 01:01

      Сокровища Русской культуры - 98. Ч. 5. Прекрасные Олимпийские игры : Б. Шахлин, Л. Пахомова и А. Горшков , Теофило Стивенсон Лоуренс, В. Сидяк, А. Карелин, В. Щербо, О. Григорьев, К. Валиева.

      Заканчиваются очередные Олимпийские игры. Ещё раз вспомним наших замечательных и прекрасных Олимпийцев.Борис Шахлин — спортивная гимнастика В одно время с Ларисой Латыниной успехов в спортивной гимнастике добивался Борис Шахлин. Он был участником трех Олимпийских игр в период с 1956 по 1964 годы. Всего на счету атлета 13 наград: семь золотых, четыре сере...
      330
      Служба поддержи

      Яндекс.Метрика