Солнечные батареи могут почернеть

 

Исследователи из Института телекоммуникаций Общества Фраунгофера (ФРГ) попытались найти метод, позволяющий использовать кремниевые фотоэлементы для извлечения энергии из ИК-излучения. Для этого поверхность фотоэлементов допировалась серой.

Цвет, конечно, при этом пострадал: допированный кремний стал чёрным. Зато перспективы у нового типа фотоэлементов могут оказаться самыми светлыми.

Для того чтобы сера начала эффективно проникать в кремний, поверхность последнего поместили в насыщенную серой атмосферу и подвергли обстрелу фемтосекундными лазерными импульсами.

Рис. 1. После обработки фемтосекундными лазерными импульсами поверхность фотоэлемента становится неоднородной: конусообразные возвышения снижают вероятность отражения света и потери его энергии. (Иллюстрация HHI).

Механизм, при помощи которого серное допирование позволяет кремнию извлекать энергию из ИК-излучения, одновременно прост и коварен. Возбудить электроны в атомах серы проще, а если на такой атом с уже возбуждённым электроном придёт очередная волна инфракрасного излучения, то в результате этого двухступенчатого возбуждения электрон достигнет энергии, которая позволит ему «перескочить» на близлежащий атом кремния и поработать на благо генерации.

Однако такая же «двухходовка» справедлива и в противоположном направлении. Электроны от кремния могут перейти к сере, где будут потеряны для энергетики. Долгое время это снижало эффективность чёрного кремния и не позволяло говорить о его решительном преимуществе над обычным.

Теперь, кажется, немецким исследователям удалось справиться с этой проблемой.

Для этого были изменены параметры лазерных импульсов, используемых при допировании, таким образом, чтобы конечная кристаллическая решётка требовала для перехода от атома кремния к атому серы больше энергии, чем для обратного перехода. По словам авторов работы, это позволило удвоить коэффициент полезного действия по сравнению с ранними образцами чёрных фотоэлементов. Хотя пока рано говорить о производительности стандартных тандемных модулей на базе обычного и чёрного материала, исследователи всё же надеются превысить нынешний уровень высокопроизводительных кремниевых фотоэлементов (17%), добившись по меньшей мере КПД в 18%.

Важным, кстати, будет не только повышение формальной эффективности, но и снижение перегрева фотоэлементов. В обычных условиях нагрев выше 25 ˚С ведёт к падению КПД до полупроцента на градус, что в действительно жаркие дни радикально влияет на эффективность батарей.

Если же чёрный кремний будет преобразовывать ИК-излучение в электричество, скорость нагрева и его, и обычного кремния, работающего с ним в паре, будет куда ниже, а падение КПД сведётся к минимуму.

Источник(и):

1. Институт телекоммуникаций Общества Фраунгофера

2. compulenta.ru

Регіони

Vinnytsya Lutsk Dniepropetrivsk Donetsk Zhytomyr Uzhgorod Zaporizhzhya Ivanofrankivsk Kyivska Kyrovograd Crimea Lugansk Lviv Mykolaiv Odessa Poltava Rivne Sumy Ternopil Kharkiv Kherson Khmelnytsky Cherkasy Chernigiv Chernivtsi
Київ

Публікації

April 2025
Mo Tu We Th Fr Sa Su
31 1 2 3 4 5 6
7 8 9 10 11 12 13
14 15 16 17 18 19 20
21 22 23 24 25 26 27
28 29 30 1 2 3 4

 

Випадкова стаття

  • 1
  • 2
  • 3

Унікальну пересувну навчальну лабораторі…

07-09-2012 Светлана - avatar Светлана

Сьогодні у Києві відбулася презентація пересувної навчальної лабораторії «Нанонтрак», під час якої науковці проводили демонстраційні експерименти з нанотехнологіями. Це спеціальна лабораторія у вигляді автопотягу, вартістю понад 2 мільйони доларів, яку...

Європейські вчені виступили проти зменше…

07-11-2014 Anna - avatar Anna

Європейські вчені виступили проти зменшення фінансування науково-технічних досліджень

 «Вони обрали незнання» – саме таку красномовну назву має відкритий лист колективу вчених до урядів європейських країн з вимогою змінити своє ставлення до ролі наукової та інноваційної діяльності у забезпеченні...

В Україні запрацює геоінформаційна систе…

10-09-2014 Anna - avatar Anna

Харківський регіональний центр з інвестицій та розвитку, що входить до сфери управління Держінвестпроекту, працює над проектом створення «Геоінформаційної системи моніторингу регіональних ресурсів та інформаційно-аналітичного супроводу управлінських рішень» (ГІСМР). Координує розробку...