Нанотехнологии смогли увеличить КПД солнечных батарей до 40% - «Новости Электроники»

Как известно, фотоэлементы солнечных батарей преобразуют свет в электричество. Вместе с тем, они не способны конвертировать в энергию весь поступающий на них свет, что заставляет инженеров и ученых постоянно искать новые решения, потенциал которых мог бы коренным образом изменить индустрию.

«Современные солнечные панели далеки от идеала в эффективности преобразования видимого света в электрическую энергию. На сегодняшний день лучший коэффициент полезного действия составляет всего лишь около 20%», - объясняет проблему Такаши Асано (Takashi Asano), сотрудник Университета Киото.

Более высокие температуры излучают свет на менее длинных волнах, что объясняет, например, изменение цвета пламени от красного до синего при увеличении интенсивности сжигания природного газа. С ростом температуры возрастает и передаваемая энергия, поэтому коротковолновая часть спектра является важной составляющей, на которую ориентируются разработчики солнечных батарей.

«Сложность заключается в том, тепло производит свет с волнами всех длин, но фотоэлемент способен конвертировать энергию только ограниченного диапазона, - рассказывает Асано. - Чтобы решить эту проблему, мы разработали новый наноразмерный полупроводник, который сужает широкий спектр и, таким образом, концентрирует энергию».

Ранее Асано и его коллеги из лаборатории Сусуму Нода использовали другой подход. «Наш первый аппарат работал на высоких длинах волн, но для использования более узкого спектра видимого света требуется новая стратегия, поэтому мы пересмотрели технологию обработки кремния», - говорит ученый.

Чтобы получить свет видимой длины волн нужна температура не менее 1000° С, чего недостаточно для плавления обычного кремния, который требует нагревания свыше 1400° С. для создания необходимых условий исследователи протравили на кремниевых подложках массив идентичных и равноудаленных наноцилиндров размерами около 500 нм, которые способны «коррелировать излучательную способность».

Для описания свойств получившегося материала, ученые опубликовали статью в журнале Science Advances, которая подтверждает, что их наноразмерный полупроводник повышает эффективность преобразования энергии солнечными батареями по меньшей мере на 40%.

«Наша технология имеет два важных преимущества, - добавляет глава команды исследователей. - Во-первых – высокий КПД использования энергии: мы можем преобразовать тепло в электричество намного эффективнее, чем раньше. Во-вторых – это дизайн: теперь мы можем создать намного меньшие и более надежные датчики, которые будут полезны для решения широкого спектра задач».

Источник: eurekalert.org