Два электрона из одного фотона - так повысится КПД солнечных батарей
Ученые утверждают, что новая технология, использующая материал, который расщепляет частицы света на несколько «пучков с энергией, может привести к более эффективному использованию солнечных батарей. Материал, известный как пентацен, образует тонкое покрытие на прототипе солнечной батареи и может генерировать два экситона, или «пакета с энергией», из каждого фотона света, попадающего на него, сообщает Live Science.
Традиционно солнечные элементы могут получать только один электрон из каждого фотона.
Весь «фокус» в том, что используются такие длины волн света, которые обычно уходят впустую», - говорит Марк Бальдо (Marc Baldo), профессор факультета электронной инженерии Массачусетского технологического университета.
«Все солнечные батареи работают лучше всего на одной длине волны световой волны. Все другие длины расходуются в виде тепла», - добавляет Бальдо.
Для того, чтобы не потерять фотоны высокой энергии, Бальдо и его команда решили получить из них по два экситона.
«Вместо того, чтобы конвертировать синие и зеленые фотоны в один электрон с более высоким напряжением, мы пытаемся превратить их в два электрона с меньшим напряжением. «Пентацен» неплохо справляется с фотонами, разделяя их на два “пучка с энергией”», - объясняет он.
Свойства «пентацена» - в том числе его возможности генерировать экситоны - были известны с 1960-х годов, но практического применения до сих пор не находили.
Однако в 2006 году специалисты Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии США опубликовали результаты исследования, доказывающие, что метод получения двойных экситонов мог бы повлиять на эффективность солнечных батарей, превышая предел их эксплуатации более чем на 43%. Такие солнечные батареи смогут преобразовать в электричество 46% света, падающего на них.
Бальдо нашел более простые доказательства преимуществ новой технологии. Однако он считает, что «лишь показал принцип, а именно, что механизм действительно существует … и [что] он может быть эффективным».
Если на кремний нанести тонкий слой, сделанный из пентацена, мы, вероятно, получим КПД солнечных батарей в 30 или 31%. Сейчас же эта величина в лучшем случае составляет около 25%. А производители солнечных батарей изо всех сил стараются повысить КПД хотя бы на десятую долю процента, - рассказывает Бальдо.
Анжелика Соколова nauka21vek.ru