Графен сделает солнечную энергию доступней

Благодаря неповторимым особенностям графен возможно использован в будущем как новый действенный материал для солнечных батарей.

Графен – слой из атомов углерода, толщиной всего в один атом. Фото: Argonne National Laboratory/Flickr

Что неспециализированного между юристами и физиками? И те, и другие в собственной работе надеются на законы. Вот лишь в случае если нарушение законов страны может иметь не самые весёлые последствия, то для физиков поиск объектов, каковые ведут себя не самым «законным» образом, может обернуться, как минимум, новым открытием.

Либо кроме того Нобелевской премией.

Одним из основных нарушителей самообладания научного сообщества в последнии месяцы стал графен – слой атомов углерода толщиной всего в один атом. Интерес к этому материалу, что возможно взять из графита, кроется в его неповторимых особенностях. За изучение графена два отечественных соотечественника, Андрей Константин и Гейм Новосёлов в 2010 году были удостоены Нобелевской премии в области физики.

Какие конкретно же нормы физического мира нарушил графен в этом случае? 

Исследователи из Федеральной политехнической школы Лозанны в первый раз смогли зафиксировать тот факт, что графен преобразует один фотон в пара электронов. Это открытие может без шуток улучшить производительность солнечных батарей. Из-за чего так принципиально важно количество электронов, приходящееся на один фотон?

В простых кремниевых солнечных батареях падающий свет преобразуется в электричество. Происходит это благодаря тому, что фотоны света, попадая в кремниевую пластину, способны выбивать из атомов кремния свободные электроны, каковые позже преобразуются в электрический ток. Но на данный процесс наложен последовательность ограничений. 

Во-первых, падающие фотоны должны владеть достаточной энергией, дабы оторвать от атомов электроны. В случае если энергии будет через чур мало, то электрон так и останется связанный с атомом. Иначе, не хорошо, в случае если фотоны будут владеть через чур большой энергией.

Тогда целый излишек, оставшийся по окончании отрыва электрона от атома, будет преобразовываться в тепло – солнечная батарея. И еще одно правило – один фотон может выбить не больше одного электрона. Все это делает КПД солнечных батарей низким – не больше 30 процентов, другими словами в лучшем случае батарея может преобразовать в электричество лишь треть солнечной энергии.

На экваторе, где солнце светит круглый год, такое возможно себе позволить, но в средней полосе, где из двенадцати месяцев от силы только пара солнечных, ни о какой эффективности солнечной энергетики сказать не приходится. В случае если материал солнечной батареи сможет преобразовывать падающий свет в большее число электронов, а графену это, "Наверное," под силу, тогда и экологичная солнечная энергия будет дешева не только в южных, но и в средних широтах.

Отдельного рассказа стоит то, как физики из Лозанны смогли посчитать, сколько же электронов выбивает фотон из графена. Такие процессы протекают за весьма маленькое время, и зафиксировать их – непростая задача. Исследователи создали новый способ, что назвали «фотоэмиссионная спектроскопия углового и временного разрешения». 

Как проходил опыт? Пример графена поместили в камеру, из которой был откачан целый воздушное пространство до состояния ультраглубокого вакуума. После этого графен освещали лазерной вспышкой длительностью всего пара фемтосекунд. Она переводит электроны в возбужденные состояния, а позже графен подсвечивают вторым лазером, что фиксирует энергии возбужденных электронов.

Варьируя задержку второй лазерной вспышки, возможно приобретать снимки электронной динамики по окончании поглощения света фактически в настоящем времени. Они-то и продемонстрировали, что один фотон выбивает сходу пара электронов. 

Чтобы усилить найденный эффект, исследователи ввели в двумерную структуру графена примесные атомы – таковой процесс именуется допированием. Как выяснилось, допирование значительно изменяет свойства графена, и возможно подобрать количество примесей и такой состав, дабы число сгенерированных электронов был большим. В случае если открытый эффект окажется довести до использования на практике, то станет вероятным производство очень действенных солнечных батарей на базе графена. 

Фото:  Argonne National Laboratory/Flickr 

По данным: News Mediacom

Создатель: Максим Абаев

Источник: nkj.ru

Случайные записи:

• Гравитационные волны открыты?
• Можно ли потолстеть от недосыпа?

Британские ученые создали суперстойкую краску из графена (новости) http://9kommentariev.ru/

Похожие статьи, которые вам понравятся:

• Авиация и перспективы использования солнечной энергии с использованием нанотехнологий

  Энтузиасты другой энергетики удивляют . 7 апреля 2010 года удачно завершился очередной этап амбициозного проекта Solar Impulse. Самолет на солнечных…

• Солнечная энергия: стоит ли игра свеч?

  Солнечный свет – бесплатный, но преобразование данной горячей энергии в нужную для промышленности и человека обходится очень дорого. Материалы для…

• Apple оснастит гаджеты солнечными преобразователями

  «Яблочная корпорация» патентует идеи, которые связаны с применением возобновляемых источников энергии, в этом случае солнечных. Сравнительно не так давно…

• Светодиодная лампа на солнечной энергии

  Более 1.6 миллиардов людей на Земле применяют керосин или лучину для освещения собственных домов, поскольку не имеют доступа к электричеству. Страны…