Научные исследования и технические разработки
по физике. Новости, факты, люди, интервью. Теория и практика.
Каталог статей. Каталог ссылок. Форум. Научно-технические разработки.
Документация, библиотека.
Палата мер и весов. Работа
для физиков. Юмор, сатира, лирика.
Новые солнечные ячейки в ближайшее время смогут превзойти все существующие коммерческие фотоэлектрические технологии
Ученые из Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NREL, США) продемонстрировали высокую эффективность солнечных панелей на квантовых точках. Используя процесс под названием множественная генерация экситонов (MEG), исследователи создали солнечную панель, в которой каждый синий фотон поглощенного света может генерировать на 30% больше электричества, чем при использовании обычных технологий.
Новые солнечные ячейки в ближайшее время смогут превзойти все существующие коммерческие фотоэлектрические технологии. Новая ячейка демонстрирует высокую внешнюю квантовую эффективность (EQE) – более 100% для фотонов солнечного спектра. Надо отметить, что EQE – это не КПД, а соотношение пар дырка-электрон к числу фотонов, попадающих на солнечную панель. В свою очередь внутренняя эффективность - это соотношение числа упавших на панель фотонов и произведенных электронов.
До сих пор ни у одной фотоэлектрической ячейки EQE не приближался к 100%. Традиционные полупроводники производят только один электрон от каждого фотона, остальная энергия рассеивается в виде тепла. В то же время кристаллические нанометровые структуры, такие как квантовые точки, обходят это ограничение, в результате чего потери энергии уменьшаются, а выход электричества увеличивается. Благодаря микроскопическому размеру квантовые точки ограничивают движение электронов и не позволяют энергии рассеиваться, что дает возможность максимально утилизировать энергию фотонов.
Технология MEG эффективно использует большую часть энергии фотонов и демонстрирует значение EQE на уровне 114%. Это позволяет говорить о возможности создания полномасштабных солнечных панелей на квантовых точках, которые будут существенно мощнее аналогичных панелей на традиционных полупроводниках.
Пока КПД опытной ячейки невысок – всего 4,5%. Однако это всего лишь лабораторный образец, предназначенный для демонстрации эффекта MEG, а не выработки электроэнергии. Ученые полагают, что в будущем солнечные панели на квантовых точках значительно превзойдут традиционные по мощности и станут экологически чистым источником энергии нового поколения.
