Физикам удалось создать инновационную конструкцию солнечных батарей, которая способна значительно повысить их эффективность в будущем
Фото: pixabay.com
С помощью компьютерного моделирования ученые из Университета Падерборна создали тонкий слой органического материала, известного как тетрацен, чтобы увеличить выход полезной энергии. Об этом говорится в исследовании, опубликованном в Physical Review Letters.
Профессор доктор Вольф Геро Шмидт, физик и декан факультета естественных наук Университета Падерборн отмечает, что имеющиеся кремниевые солнечные элементы в настоящее время доминируют на рынке, но имеют пределы эффективности.
Читайте также: Созданы самые эффективные в мире солнечные батареи на квантовых точках: как работают
«Годовая энергия солнечного излучения на Земле составляет более одного триллиона киловатт-часов, что превышает мировой спрос на энергию более чем в 5000 раз. Таким образом, фотовольтаика, то есть производство электроэнергии из солнечного света, предлагает большой и до сих пор неиспользованный потенциал для поставки чистой и возобновляемой энергии», — объясняет Вольф Геро Шмидт.
Одной из причин этого является то, что часть энергии коротковолнового излучения превращается не в электричество, а в нежелательное тепло.
Чего удалось достичь ученым
Чтобы повысить эффективность, кремниевый солнечный элемент может быть снабжен органическим слоем, например, изготовленным из полупроводника тетрацена. Коротковолновое свет поглощается в этом слое и превращается в электронные возбуждения высокой энергии, так называемые экситоны.
Эти экситоны распадаются в тетрацене на два низкоэнергетических возбуждения. Если эти возбуждения можно успешно передать кремниевой солнечной батарее, их можно будет эффективно преобразовать в электричество и увеличить общий выход полезной энергии.
Схема, показывающая часть кремниевого солнечного элемента, чувствительного к синглетному делению. Фото: journals.aps.org
Вас может заинтересовать: Создан аккумулятор, который заряжается за считанные минуты
Перенос возбуждения тетрацена в кремний исследуется командой Шмидта с помощью сложного компьютерного моделирования. Результаты показали, что особые дефекты на границе раздела между тетраценовой пленкой и солнечным элементом значительно ускоряют передачу электронных возбуждений.
Профессор Шмидт отмечает, что эти дефекты, вызванные десорбцией водорода, являются необходимыми для быстрой передачи энергии. Они предоставляют ключевые указания для разработки нового типа солнечных элементов с гораздо более высокой эффективностью.
Это открытие призвано сделать солнечные батареи более конкурентоспособными и востребованными в сфере возобновляемой энергии, что является важным шагом в борьбе с климатическими изменениями и обеспечении устойчивого будущего для планеты.
Напомним, инженеры американской компании Ambient Photonics разработали солнечные батареи, которые благодаря особому красителю заряжаются даже в условиях слабого освещения, производя при этом много энергии.
Ознакомьтесь с другими популярными материалами:
Создана беспроводная зарядка, которую можно имплантировать в тело
Ученые создали синаптический транзистор, имитирующий человеческий мозг
Ученые придумали, как предотвратить взрывы аккумуляторов
По материалам SciTechDaily
