Вчені з Університету Гронінгена та Наньянського технологічного університету розробили спосіб використання «гарячих електронів» для генерації додаткової енергії сонячними панелями.
Сучасні кремнієві батареї досягли максимальної ефективності 26,7% в лабораторних умовах. Нові технології, такі як тандемні комірки, які об'єднують різні шари матеріалу і здатні поглинати різну довжину хвиль, можуть досягати 46%. Інші розробки пропонують використовувати воду для охолодження панелей, розміщувати фотоприймачі з двох сторін панелі, для уловлювання відбитого світла та багато іншого.
Нова технологія, розроблена групою вчених з Університету Гронінгена та Наньянського технологічного університету, під керівництвом Максима Пшеничнікова, дозволить розширити цей список. Результати роботи групи були опубліковані в журналі Science Advances.
«Кількість отриманої енергії, теоретично, може досягати 25-30%. Звичайно, в реальному житті цифра буде нижче, але кожен відсоток має значення!», - зазначає Максим Пшеничніков, професор ультрашвидкої спектроскопії Університету Гронінгена.
У сонячних батареях, які зазвичай можна побачити на дахах будинків, напівпровідники приймають фотони світла та перетворюють їх в електричний струм. Але іноді, фотони не володіють достатньою енергією і проходять крізь матеріал. В іншому випадку, фотони несуть надто багато енергії, і панель не може поглинути її повністю. Надлишкова енергія - «гарячі електрони» - перетворюється в тепло.
«Надлишкова енергія «гарячих електронів», створювана фотонами з високою енергією, дуже швидко поглинається матеріалом та генерує багато тепла», - заявив Пшеничніков.
Кращий спосіб зібрати більше фотонів — це розширити заборонену зону. Ідеальним матеріалом для цього став перовськіт. Команда розробила широку заборонену зону, з'єднавши органічно-неорганічний гібридний перовськітний напівпровідник з органічною сполукою — батофенантроліном. Потім вчені використали лазерне випромінювання для збудження електронів та вивчення їх поведінки.
«Ми використовували метод імпульсного зондування для збудження електронів у два етапи та вивчення їх у фемтосекундних часових відрізках», - розповів Пшеничніков. Це дозволило вловлювати «гарячі електрони» за межами забороненої зони. Команда виявила, що органічна сполука дійсно поглинає «гарячі електрони».
Наступним кроком, стверджує Пшеничніков, є створення реального пристрою. Якщо команда зможе продемонструвати, що їх розробка може бути використана на практиці, це може сильно вплинути на всю сонячну енергетику.
Нагадаємо, що американські вчені розробили багатошаровий матеріал на основі перовськіта, який дозволить подолати головні перешкоди на шляху до масового виробництва більш ефективних сонячних панелей. А група інженерів з університетів Баварії встановила новий світовий рекорд ефективності перетворення сонячної енергії в електрику за допомогою органічних фотоелементів.
За матеріалами: Inverse
