Ученые создали материал для солнечных панелей с рекордной эффективностью в 190%
Источник:
Interesting EngineeringУченые из Университета Лехи, штат Пенсильвания, благодаря финансированию Министерством энергетики США, достигли революционного прорыва в технологии солнечных панелей. Они разработали материал с внешним квантовым коэффициентом полезного действия 190%, что значительно превосходит предыдущие ожидания.
Прорыв основывается на способности нового материала генерировать до двух электронов на каждый поглощенный высокоэнергетический фотон. Традиционно предел Шокли-Квиссера ограничивал теоретический EQE на уровне 100%, что делает это достижение беспрецедентным.
Ведущий автор исследования, профессор физики Чинеду Экума, подчеркнул важность этого достижения:
Эта работа представляет собой значительный скачок вперед в нашем понимании и разработке решений для устойчивой энергетики, освещая инновационные подходы, которые могут переосмыслить эффективность и доступность солнечной энергии в ближайшем будущем.
Детали разработки
Все началась с компьютерного моделирования для определения оптимальной комбинации материалов. Впоследствии был создан прототип, который подтвердил чрезвычайные свойства материала.
Во время испытаний материал продемонстрировал среднее фотоэлектрическое поглощение 80% и беспрецедентный показатель EQE 190% при использовании в роли активного слоя в кремниевых фотоэлектрических элементах.
Немного науки
Своей чрезвычайной эффективностью материал обязан уникальным "промежуточным зонам" – специфическим энергетическим уровням в его электронной структуре, идеально подходящим для преобразования солнечной энергии. Эти состояния эффективно поглощают солнечный свет и производят носители заряда, особенно в инфракрасной и видимой областях электромагнитного спектра.
Важную роль играет использование "ван-дер-ваальсовых промежутков" – атомарно малых промежутков между слоистыми двумерными материалами – в этом материале. Стратегически разместив атомы нуль-валентной меди между селенидом германия (GeSe) и сульфидом олова (SnS), ученые достигли этой беспрецедентной эффективности.
Почему это очень полезная разработка
Хотя коммерциализация остается будущей перспективой, потенциал материала для повышения эффективности солнечных энергетических систем является неоспоримым. Его способность улавливать энергию фотонов, что теряется традиционными солнечными элементами вследствие отражения и генерации тепла, является значительным шаг на пути к удовлетворению глобальных энергетических потребностей с помощью устойчивых решений.
По сути, разработка этого высокоэффективного материала для солнечных элементов открывает многообещающие перспективы для развития технологий солнечной энергетики и обеспечения ее потребностей.