Фізикам вдалось створити інноваційну конструкцію сонячних батарей, яка здатна значно підвищити їх ефективність у майбутньому
За допомогою комп’ютерного моделювання вчені з Університету Падерборна створили тонкий шар органічного матеріалу, відомого як тетрацен, щоб збільшити вихід корисної енергії. Про це йдеться в дослідженні, опублікованому в Physical Review Letters.
Професор доктор Вольф Геро Шмідт, фізик і декан факультету природничих наук Університету Падерборн зазначає, що наявні кремнієві сонячні елементи наразі домінують на ринку, але мають межі ефективності.
Читайте також: Створено найефективніші у світі сонячні батареї на квантових точках: як працюють
«Річна енергія сонячного випромінювання на Землі становить понад один трильйон кіловат-годин, що перевищує світовий попит на енергію більш ніж у 5000 разів. Таким чином, фотовольтаїка, тобто виробництво електроенергії з сонячного світла, пропонує великий і досі невикористаний потенціал для постачання чистої та відновлюваної енергії», — пояснює Вольф Геро Шмідт.
Однією з причин цього є те, що частина енергії короткохвильового випромінювання перетворюється не на електрику, а на небажане тепло.
Чого вдалось досягти вченим
Щоб підвищити ефективність, кремнієвий сонячний елемент може бути забезпечений органічним шаром, наприклад, виготовленим з напівпровідника тетрацену. Короткохвильове світло поглинається в цьому шарі та перетворюється на електронні збудження високої енергії, так звані екситони.
Ці екситони розпадаються в тетрацені на два низькоенергетичних збудження. Якщо ці збудження можна успішно передати кремнієвій сонячній батареї, їх можна буде ефективно перетворити на електрику та збільшити загальний вихід корисної енергії.
Вас може зацікавити: Створено акумулятор, який заряджається за лічені хвилини
Перенесення збудження тетрацену в кремній досліджується командою Шмідта за допомогою складного комп’ютерного моделювання. Результати показали, що особливі дефекти на межі розділу між тетраценовою плівкою і сонячним елементом значно прискорюють передачу електронних збуджень.
Професор Шмідт зазначає, що ці дефекти, спричинені десорбцією водню, є необхідними для швидкої передачі енергії. Вони надають ключові вказівки для розробки нового типу сонячних елементів з набагато вищою ефективністю.
Це відкриття покликане зробити сонячні батареї більш конкурентоспроможними і затребуваними у сфері відновлюваної енергії, що є важливим кроком у боротьбі з кліматичними змінами і забезпеченні стійкого майбутнього для планети.
Нагадаємо, інженери американської компанії Ambient Photonics розробили сонячні батареї, які завдяки особливому барвнику заряджаються навіть в умовах слабкого освітлення, виробляючи при цьому багато енергії.
Ознайомтесь з іншими популярними матеріалами:
Створено бездротову зарядку, яку можна імплантувати в тіло
Вчені створили синаптичний транзистор, який імітує людський мозок
Вчені придумали, як запобігти вибухам акумуляторів
За матеріалами SciTechDaily