![]()
Sender
V.I.P. |
Зарегистрирован: 19.05.2006
Сообщений: 3806
|
Обратиться по нику
|
| Sender |
Ответить с цитатой | | |
|
Хотя практический КПД нового подхода пока невысок, в теории он может быть поднят до 50%, что много выше теоретически возможного для нынешних кремниевых фотоэлементов.
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.
http://compulenta.computerra.ru/veshestvo/materialovedenie/10010007/ |
|
|
|
|
