Версия для слабовидящих
Предел эффективности солнечных батарей может быть превзойдён Печать Email
Новости науки
13.11.2013
Сегодня в материале фотоэлемента получение фотона вызывает возбуждение электрона, который перемещается к электропроводящему слою, соединённому с фотоэлементным. Для этого, во-первых, нужно организовать в слоях электрическое поле, что ведёт к дополнительным потерям, а во-вторых — заставить электрон перейти из одного материала в другой, что также снижает эффективность процесса. Эти факторы среди прочих ответственны за предел Шокли — Квайссера, уверяющий нас, что однослойный фотоэлемент, по сути, не в состоянии вырваться за рамки 33–34% КПД.

Повышение КПД выше 50% могло бы вдвое снизить долю издержек на установку солнечных батарей на местности, а это одна из наименее «сжимаемых» статей всей солнечной энергетики. (Иллюстрация Shutterstock.)


Но ведь можно, наверное, использовать другой материал? Есть такие полупроводники, в которых получение фотона приводит к возбуждению электрона, далее самостоятельно следующего в нужном направлении, без нужды в пересечении границы материала и попадания в проводник. Увы, хотя это явление известно с 1970-х, само по себе это происходит лишь с фотоэлементами, преобразующими в электроэнергию ультрафиолет. Но наше Солнце в основном отдаёт себя в видимом и даже ИК-диапазоне, плюс значительная часть ультрафиолета поглощается атмосферой.

Учёные во главе с Эндрю Раппе (Andrew M. Rappe) из Пенсильванского университета (США) решили попробовать «подрегулировать» свойства таких перовскитов, способных превращать УФ-излучение в электричество не на поверхности материала, а в его толще, чтобы «добыть» электричество из видимого света, добавляя в перовскитную структуру на основе ниобата калия никельсодержащий ниобат бария.

Варьируя содержание последнего, удалось сдвинуть запрещённую зону перовскита так, что он стал преобразовывать видимый свет в электричество без необходимости во втором слое, являясь фотоэлементом не только на поверхности, но и в своей толще.

Как вы понимаете, это лишь первый опыт, и практический КПД у новинки пока мал. И тем не менее теоретически такой модифицированный перовскит (или его аналог с другими добавками) имеет все шансы на преодоление лимита Шокли — Квайссера, имея КПД более 50%, что примерно вдвое лучше самых эффективных образцов фотоэлементов, присутствующих на массовом рынке. Если учёным удастся реализовать заявленные преимущества новых материалов, солнечная энергетика, несомненно, получит сильнейший импульс к отвоёвыванию большей доли в мировом энергобалансе.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Nature.

Подготовлено по материалам Пенсильванского университета.

Источник - http://compulenta.computerra.ru/veshestvo/materialovedenie/10010007/

 

Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта