Технологии изменяющие нашу повседневную жизнь

Солнечные панели — новый этап развития

0 169

Кремниевые фотоэлектрические элементы имеют определенный максимальный предел эффективности преобразования солнечного света в электричество, поскольку каждый фотон может осаждать только один электрон. Однако ученые разработали и продемонстрировали новый метод, который позволяет получать высокоэнергетические фотоны, способные осаждать два электрона, что, в свою очередь, приводит к увеличению максимальной эффективности солнечных панелей.

Максимальная теоретическая эффективность обычных солнечных панелей составляет около 29,1%. В течение последних нескольких лет исследователи из Массачусетского технологического института и других исследовательских групп работали над методом, позволяющим повысить эту границу на несколько процентов.

Первоначальная демонстрация этого метода была успешной, но панели были сделаны на органических фотоэлектрических элементах, которые гораздо менее эффективны, чем кремниевые аналоги.

Разделение энергии одного фотона на два электрона стало возможным благодаря использованию класса материалов с возбужденными состояниями, называемых экситонами. Они могут быть использованы для изменения энергии «путем резки» или для объединения меньших частей энергии вместе. Этот процесс позволяет разделить фотоны на два независимо движущихся энергетических пучка.

Однако у исследователей возникла проблема с объединением этой энергии с кремнием, который не является экситонным материалом. Поэтому была предпринята попытка объединить энергию экситонного слоя с квантовыми точками. Оказалось, что химия поверхности материала, а не его объем, важна для переноса энергии.

Добавление тонкого промежуточного слоя, изготовленного из оксида гафния, между кремниевым солнечным элементом и слоем с экситонными свойствами решило проблему. Благодаря этому одиночные фотоны высокой энергии могут высвобождать два электрона внутри кремниевой ячейки. Этот процесс позволил увеличить максимальную теоретическую эффективность кремниевых фотоэлектрических панелей с 29,1% до 35%.

Исследователи показали, что объединение двух материалов для повышения производительности возможно. Но теперь исследователям все еще нужно сосредоточиться на оптимизации кремниевых элементов и увеличении долговечности используемых материалов. Новые солнечные панели также могут быть тоньше, чем доступные в настоящее время версии. Инновация найдет коммерческое применение через несколько лет.

Оставьте ответ