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

July 2025
Mo Tu We Th Fr Sa Su
30 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 31 1 2 3

 

Випадкова стаття

  • 1
  • 2
  • 3

Грантові схеми для розширення участі пре…

19-11-2014 Anna - avatar Anna

Грантові схеми для розширення участі представників країн Центральної Азії та Східної Європи

В рамках проектів IncoNet EaP та IncoNet CA розроблено грантову схему для розширення участі представників країн Центральної Азії та Східної Європи в інформаційних заходах ЄС з тематикою, орієнтованою на пріоритетні...

Технологія скринінгу судин у медичній ді…

05-02-2015 Anna - avatar Anna

Технологія скринінгу судин у медичній діагностиці та профілактиці

Науковці Інституту математики НАН України взяли участь у розробці інноваційної технології обстеження судинного русла - скринінгу судин. Згідно із даними Всесвітньої організації охорони здоров’я, захворювання серцево-судинної системи, або ж серцево-судинні захворювання,...

Нові наночастинки придушують здатність п…

30-10-2013 Anna - avatar Anna

    Одні з найбільш небезпечних типів раку - ті, які здатні « перехитрити » розроблені для боротьби з ними препарати. Вчені, що опублікували статтю в журналі ACS Nano, зосередили свою...