Предел КПД солнечных элементов можно поднять до 40%

1 1986

Одним из важнейших параметров солнечных панелей является эффективность. Она показывает, какой процент поглощаемой солнечной энергии превращается в электрическую. В теории предел для кремниевых солнечных батарей составляет 29,3%, но ученые из исследовательского центра им. Гельмгольца (HZB) полагают, что это ограничение можно обойти за счет включения в солнечную ячейку слоев из органических молекул. Эти слои запускают квантово-механический процесс разделения синих и зеленых фотонов. Как следствие, количество электротока удваивается.

Принцип новой технологии заключается в следующем: обычно на фотон генерируется одна пара носителей заряда, состоящая из отрицательного и положительного электронов, но команда ученых из HZB решила сконструировать фотоэлемент таким образом, что некоторые высокоэнергетичные фотоны используются для генерации одновременно двух пар носителей заряда. Исследователи назвали это "эффектом мультипликатора".

Основная задача была в том, чтобы разделить триплетные экситоны на границе с кремнием – это отделяло бы положительные носители заряда от отрицательных и позволило бы им вносить вклад в производство энергии. В эксперименте на практике было доказано, что это возможно. Австралийский ученый Роуэн Маккуин, член команды из HZB, утверждает, что с помощью такого метода можно достичь двойного нормального предела эффективности для солнечных батарей, или, как минимум, увеличить его до 40%.

В работе, опубликованной исследователями NBZ в журнале «Materials Horizons», была описана интеграция на поверхность кремниевой солнечной батареи слоя делящихся кристаллов тетрацена толщиной всего 100 нанометров. В итоге стало понятно, что расщепление триплетных пар еще более эффективно с дополнительно введенным органическим проводником под названием PEDOT:PSS.

Тетрацен поглощает сине-зеленую часть спектра, а низкоэнергетичные фотоны поглощаются кремнием. Используя подобную симуляцию, ученые сделали вывод, что в настоящее время около 5-10% триплетных пар, образующихся в слое тетрацена, можно добавить к выходной мощности батареи. Для всей группы HZB это уже большой успех, исследователи готовы и далее работать над идеей повышения КПД солнечных батарей.

Исследователи из других стран также активно ищут решения для повышения энергоэффективности солнечных элементов. Придуманы новые технологии, в которых ключевая роль отводится уже не кремнию. Например, Ученые с кафедры энергетических материалов из Университета Окинавы (OIST) уверены, что нашли инновационный способ создания дешевых перовскитных солнечных панелей, КПД которых не уступает традиционным аналогам.

Источник новости

Невоенный анализ-57. Десять поляков вышли погулять. 27 марта 2024

Традиционный дисклеймер: Я не военный, не анонимный телеграмщик, не Цицерон, тусовки от меня в истерике, не учу Генштаб воевать, генералов не увольняю, в «милитари порно» не снимаюсь, ...

Зеленский перешёл границы разумного: Паника американцев теперь стала абсолютно ясна
  • ATRcons
  • Вчера 20:03
  • В топе

Теракт в концертном зале "Крокус Сити Холл" расставил по местам всех игроков на политической арене вокруг России. И это связано с реакцией стран на инцидент, унесший жизни почти 150 чело...

Пётр Толстой: нам плевать на Макрона. Убьём…

Французы в шоке, таким жёстким журналисты его ещё не видели. Впрочем, им не привыкать, в том числе и к реакции своих зрителей. Из раза в раз приглашать в эфир ведущего канала BFMTV и бр...

Обсудить
  • Хотел было прочитать, но наткнулся на "...одна пара носителей заряда, состоящая из отрицательного и положительного электронов..." и решил, что от положительных электронов лучше держаться подальше.