Захват 85% солнечных лучей. Новый рекорд.

/ Просмотров: 6760

Захват 85% солнечных лучей. Новый рекорд.Кажется солнечная энергетика - одна из самых быстро развивающихся технологий получения энергии из возобновляемых источников. Не проходит и недели чтобы ученые не радовали нас новыми достижениями в области эффективности, гибкости, удешевления солнечных элементов.

Опытный прототип эффективной солнечной батареи, содержащей примерно в 50-100 раз меньше кремния, чем классическая, да к тому же батареи гибкой — удалось получить благодаря "свежему" сочетанию известных материалов и хитроумному структурированию ячейки. Несколько таких образцов построены в Калифорнийском технологическом институте (Caltech).

7 самых необыкновенных деревьев на планете
7 самых необыкновенных деревьев на планете

Новый массив поглощает до 96% солнечных лучей на одной из длин волн и солидные 85% от всего падающего солнечного света. Это рекорд для материалов, созданных специально для повышения доли света, "съедаемого" фотоэлектрическим преобразователем. Как отмечает один из авторов разработки Гарри Этвотер (Harry Atwater), многие материалы хорошо поглощают свет (чёрная краска хотя бы), но они не генерируют ток.

В данном случае за великолепным захватом падающих лучей следует и генерация носителей заряда. Опыт также показал очень высокую внешнюю и внутреннюю квантовую эффективность использованного полупроводника при поглощении им фотонов, иными словами — прототип батареи обладает всеми задатками, чтобы при должной доводке показать очень высокий суммарный КПД.

Но что удивительнее всего, в ряде построенных образцов такое эффективное поглощение работало при том, что собственно кремниевое покрытие занимало лишь от 2% до 10% общей площади батареи (а в основном — менее 5%), равно как и менее 5% от объёма рабочего слоя. Практически всё остальное в новой системе занимает простой прозрачный полимер. Секрет такого "чуда" — в целой армии микроскопических колонн (или проводков) из кремния, установленных перпендикулярно основанию панели.

Захват 85% солнечных лучей. Новый рекорд.

Новый рекорд эффективности солнечных элементов.
Новый рекорд эффективности солнечных элементов.

Устройство "ловушек" для солнечных лучей

Сама идея структурирования поверхности солнечной ячейки на микро- и даже наноуровне для радикального роста усвоения света — не нова. В 2007 году с этой целью учёные построили "Наноманхэттен" из углеродных нанотрубок, а в 2008-м многослойное покрытие из "лесов", "деревья" в которых представляли собой наностержни из диоксида титана.

Однако авторы новой работы довели проект такого рода до совершенства. Они поставили множество опытов с разными параметрами "колонн" (остановились на диаметре 1 микрометр при длине 30-100 мкм) и расстоянием между отдельными ними. Учёные выяснили, что выгодно не сближать микропроводки слишком тесно — прозрачное пространство между ними хорошо работает на многократную трансляцию лучей — те фотоны, что не поглощаются кремниевыми стержнями, отражаются не вверх, а в стороны — на многочисленные соседние "колонны".

Кузов-аккумулятор из нового наноматериала
Кузов-аккумулятор из нового наноматериала

Кроме того, оказалось, что новая батарея лучше воспринимает свет, падающий под самыми разными углами, нежели батарея классическая, чувствительная к точному нацеливанию на Солнце.

Пока технология апробирована только на совсем крошечных образцах (поперечником в десяток миллиметров). Следующим шагом исследователей будет построение аналогичных преобразователей более крупного размера и их тестирование.

Микрофотографии массива кремниевых "деревьев", застывших словно в желе в прозрачном полимере. На цветной врезке – набор из нескольких образцов новых ячеек, "выпеченных" по несколько отличающимся рецептам. Разница в поглощении света видна невооружённым глазом (фотографии Michael Kelzenberg et al.).

Детали разработки и опытов раскрывают статья в Nature Materials и пресс-релиз института. Читайте также о других новейших экспериментах в области солнечных батарей.

Источник


Если вам понравился этот материал, то предлагаем вам подборку самых лучших материалов нашего сайта по мнению наших читателей. Подборку - ТОП материалов о принципах экотуризма, туристических маршрутах, обзор и анализ предложений вы можете найти там, где вам максимально удобно ВКонтакте или В Фейсбуке



A PHP Error was encountered

Severity: Warning

Message: file_get_contents(https://viza.md/ru/latest.rss/6): failed to open stream: HTTP request failed! HTTP/1.1 403 Forbidden

Filename: rss-import/function.php

Line Number: 137