В 1000 раз мощнее солнечных батарей: керамический источник энергии нарушает законы физики

Один квадратный метр керамического фотоэлемента может произвести столько же электроэнергии, сколько производят 1000 квадратных метров обычной солнечной батареи.

Группе экспертов из ETH Zurich удалось создать фотоэлектрическую керамику с беспрецедентным потенциалом. Она бросает вызов законам физики, имея невероятно маленький размер, пишет Еcoticias.

Фотоэлектрическая керамика в тысячу раз эффективнее современных солнечных панелей на основе кремния. Доказано, что особенностью этой керамики и ее высокими эксплуатационными характеристиками является наноструктура. Устройство состоит из двух важнейших компонентов: материала, который имеет хороший коэффициент поглощения света, и другого материала, который обладает хорошей проводимостью электричества (даже лучше, чем перовскит и кремний). В слое, поглощающем свет, используются наночастицы оксида алюминия и перовскита, поскольку эти два вещества обладают замечательными свойствами поглощения света.

Перовскиты включены в высокостабильный оксид алюминия, который, в свою очередь, защищает их от тепла, влажности и механического воздействия. Когда солнечный свет попадает на керамику, электроны в наночастицах перовскита возбуждаются и переходят на более высокий энергетический уровень. Эти возбужденные электроны затем эффективно собираются, формируются в кристаллы оксида алюминия и выносятся на поверхность для создания электрического тока.

Такая специфическая структура и текстура позволяют керамике равномерно аккумулировать и сохранять энергию, поступающую от солнца, по всей поверхности панели, и достигать высокой критической температуры реакции 1500 °C во всем материале. Новый тип солнечных панелей оказался в 1000 раз прочнее обычных кремниевых фотоэлементов, так как 1 кв. м керамики может произвести столько же электроэнергии, сколько производят 1000 кв. м обычной солнечной батареи.

Исследователи предполагают, что новая технология способна доставлять практически безграничное бесплатное электричество в дома и офисы. Керамика обладает способностью расщеплять молекулы воды на водород и кислород под воздействием солнечного света, что приводит к образованию и хранению чистого водородного топлива. Эксперты не могут объяснить, как керамика достигает такой температуры.

Еще одна интересная особенность фотоэлектрической керамики заключается в том, что она изготовлена из тех же элементов, что и обычная керамика, которая используется уже тысячи лет. Однако новый тип наноструктуры и подход к ее производству, использованный командой из ETH Zurich, превратили этот старинный материал в революционный источник энергии.

Исследователи также разработали технологию использования 3D-печати для производства керамики, тем самым привнося аспект гибких, индивидуальных энергетических решений на основе солнечной энергии, которые фактически могут быть включены в инфраструктурные системы и конструкции. Это может помочь сделать солнечную энергию более дешевой и универсальной для многих целей. А благодаря возможности нагрева керамики до температур свыше 1000°С с помощью концентрированного солнечного света, можно рассмотреть ее применение в концентрирующих солнечных электростанциях для высокотемпературной обработки материалов, например, цемента, стали и другие случаи промышленного использования.