Сверхэффективные солнечные панели: ученые открыли секрет с помощью квантовой физики

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Рассуждения | Оффтопик

Солнце — неисчерпаемый источник энергии, но мы только учимся эффективно его использовать. Традиционные солнечные панели, основанные на кремниевых элементах, достигли своего предела эффективности. Но что, если мы скажем, что наука нашла способ обойти эти ограничения и совершить настоящий прорыв в области солнечной энергетики?

Автор: Designer

Исследователи из Университета Лихай совершили революцию, разработав уникальный материал, способный преобразовывать солнечный свет в электричество с невероятной эффективностью. В основе этого чуда лежит магия квантовой физики и хитроумная манипуляция атомами.

Представьте себе слоеный пирог, где каждый слой — это двумерный материал с особыми свойствами. Ученые взяли такой «пирог» из селенида германия и сульфида олова и добавили в него «секретный ингредиент» — атомы меди. Этот «кулинарный шедевр» на атомном уровне привел к появлению уникальных энергетических состояний, способных улавливать энергию солнца, которую традиционные панели просто пропускают.

Конструктивная архитектура и характеристики устройства солнечного элемента с CuxGeSe/SnS в качестве активного слоя. (А) Схема тонкопленочного солнечного элемента с CuxGeSe/SnS в качестве активного слоя, (B) слоезависимые спектры экситонного поглощения, состоящие из полного отражения и полного пропускания, (C) скорость генерации фотовозбужденных экситонов в зависимости от длины волны и положения Солнца в устройстве, и (D) профиль зависимости EQE от длины волны солнечного излучения для солнечного устройства, включающего оптимальную толщину активного слоя. На врезке (D) показана EQE солнечного элемента с основной толщиной активного слоя. Обратите внимание на последовательный характер EQE в ключевом диапазоне длин волн Солнца, охватывающем ближний инфракрасный и видимый спектры.
Автор: Srihari M. Kastuar, Chinedu E. Ekuma, Chemically tuned intermediate band states in atomically thin CuxGeSe/SnS quantum material for photovoltaic applications.Sci. Adv.10,eadl6752(2024). DOI:10.1126/sciadv.adl6752(CC-BY 4.0) Источник: www.science.org

В чем же секрет такого скачка эффективности? Оказывается, введенные атомы меди создают своеобразные энергетические «ловушки» — промежуточные полосовые состояния. Эти состояния позволяют материалу поглощать свет не только в видимой области спектра, как это делают обычные панели, но и в инфракрасной, значительно расширяя диапазон улавливаемой энергии.

Но и это еще не все! Материал способен генерировать несколько электронов на один поглощенный фотон, достигая внешней квантовой эффективности более 190%. Это как если бы каждая солнечная частица приносила двойную пользу! Такой результат превосходит все известные теоретические пределы для кремниевых материалов и открывает новую эру в развитии солнечной энергетики.

Конечно, от лабораторного прототипа до массового производства еще долгий путь. Но важно то, что сама технология создания таких материалов уже существует. Ученые научились с ювелирной точностью встраивать атомы и молекулы в слоистые структуры, словно создавая шедевры наноархитектуры.

Эта революционная разработка открывает перед нами невероятные перспективы. Представьте мир, где солнечная энергия становится доступной и эффективной, где каждый дом может стать автономной электростанцией. С квантовыми материалами будущее солнечной энергетики выглядит ярче, чем когда-либо.

5 комментариев

M
Безусловно открытие перспективное, правда осталось ещё революцию в обычных батареях провести, чтобы иметь возможность сохранять эту накопленную днем энергию, для использования её ночью :)
g
Материал способен генерировать несколько электронов на один поглощенный фотон, достигая внешней квантовой эффективности более 190%. Это как если бы каждая солнечная частица приносила двойную пользу!

Это как если бы двое учёных насиловали журналиста достигая квантовой эффективности более 190%!
В любом случае — благодарю за статью, это лучше чем читать про китайский автопром.
D
Автор молодец что нашел эту новость и что указал ссылку на оригинал. Но передать суть важности этой работы автору не удалось. Упоминание 190% квантовой эффективности ничего не сообщает нам и совсем непонятно что это.
А между тем открытие действительно революционное позволяющее с помощью двойного поглощения увеличить КПД солнечных панелей почти в два раза! С 32% до 62%.
Для понимания: Последние годы учёные и инженеры бьются над тем чтобы увеличить эффективность панелей на 0.5-2% от исходных а тут сразу почти двухкратный рост!
Современные панели не могут использовать энергию волн инфракрасного диапазона и все это тепло просто бесполезно нагревает панель, и после многократных перегрева панель приходит в негодность.
Панели основанные на новой технологии двойного улавливания будут работать с КПД 62% благодаря тому что могут улавливать инфракрасные волны ближнего диапазона и переводить это ранее бесполезное тепло в электричество.
Также эта технология позволяет преодолеть теоретический предел эффективности Шокли-Крейслера который говорит о том что обычные технологии превращения солнечной энергии в электрическую не могут быть эффективнее чем те самые 32%.
Авторы исследования подчёркивают то что эта технология основана на не дорогих химических элементах и не имеет технических препятствий для промышленного производства.
М
Ну 26% КПД норма, а 24% уже во всю выпускают десятки и сотни ГВт панелей. Надо ещё разогнать производство панелей.
Р
Ещё Капица доказал бесперспективность солнечной энергетики. А Все потому что на 1 кв метр приходится не более 150 ватт энергии и все на этом. И это в лучшем случае. В реальности не более 50 процентов и ещё нерегулярность и очень высокая стоимость… И закон сохранения энергии никто пока не нарушил и эти сказочники тоже не смогут.

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Shulz Easy Fat: изучаем складной городской велосипед с «нотками» бездорожья

Питерский производитель велосипедов, компания Shulz, в этом году по традиции капитально обновила свою линейку, улучшив уже существующие модели. И представив совершенно новые аппараты. Среди...

Что скрывается внутри чёрной дыры? Новая модель объясняет энтропию на микроуровне

Черные дыры, эти космические монстры, поглощающие всё, что попадает в их гравитационные объятия, долгое время оставались загадкой для ученых. Одна из самых интригующих тайн — энтропия...

6 вариантов, где можно хранить накопившиеся за всю жизнь фото и видео. Плюсы и минусы каждого

В наше время каждый человек создает и накапливает огромное количество данных за свою жизнь, это особенно актуально в последние годы, когда качество камер в смартфонах значительно улучшилось, и...

Как на заводе АвтоВАЗ проверяют собранные автомобили сходящие с конвейера. Проверено брусчаткой и белыми перчатками

Сразу после сборки автомобиля на конвейере АвтоВАЗа он попадает на линию проверки прочности. Данный этап можно разделить на несколько циклов: от подготовительного, до заключительного, когда...