Фізикам вдалось створити інноваційну конструкцію сонячних батарей, яка здатна значно підвищити їх ефективність у майбутньому
Фото: pixabay.com
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.
Схема, що показує частину кремнієвого сонячного елемента, чутливого до синглетного поділу. Фото: journals.aps.org
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
