Солнечные батареи могут почернеть

Не смотря на то, что рекордные по эффективности солнечные батареи смогут преобразовывать до трёх четвертей энергии видимого спектра в электричество, ИК-излучение для них через чур слабо. Его волны не возбуждают электроны в атомах кремния — соответственно, приблизительно четверть энергии светила, приходящейся на эту часть спектра, исчезает.

Исследователи из Университета телекоммуникаций Общества Фраунгофера (ФРГ) постарались отыскать способ, разрешающий применять кремниевые фотоэлементы для извлечения энергии из ИК-излучения. Для этого поверхность фотоэлементов допировалась серой.

Цвет, само собой разумеется, наряду с этим пострадал: допированный кремний стал тёмным. Но возможности у нового типа фотоэлементов могут быть самыми яркими.

Чтобы сера начала действенно попадать в кремний, поверхность последнего поместили в насыщенную серой воздух и подвергли обстрелу фемтосекундными лазерными импульсами.

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

Механизм, при помощи которого серное допирование разрешает кремнию извлекать энергию из ИК-излучения, в один момент несложен и коварен. Возбудить электроны в атомах серы несложнее, а вдруг на таковой атом с уже возбуждённым электроном придёт очередная волна инфракрасного излучения, то в следствии этого двухступенчатого возбуждения электрон достигнет энергии, которая разрешит ему «перескочить» на близлежащий атом кремния и поработать на благо генерации.

Но такая же «двухходовка» честна и в противоположном направлении. Электроны от кремния смогут перейти к сере, где будут утрачены для энергетики. Продолжительное время это снижало эффективность тёмного кремния и не разрешало сказать о его решительном преимуществе над простым.

Сейчас, думается, германским исследователям удалось совладать с данной проблемой.

Для этого были поменяны параметры лазерных импульсов, применяемых при допировании, так, дабы конечная кристаллическая решётка потребовала для перехода от атома кремния к атому серы больше энергии, чем для обратного перехода. По словам авторов работы, это

разрешило удвоить коэффициент нужного действия если сравнивать с ранними примерами тёмных фотоэлементов. Не смотря на то, что до тех пор пока рано сказать о производительности стандартных тандемных модулей на базе простого и тёмного материала, исследователи однако сохраняют надежду превышать сегодняшний уровень высокопроизводительных кремниевых фотоэлементов (17 процентов), добившись как минимум КПД в 18 процентов.

Серьёзным, кстати, будет не только увеличение формальной эффективности, но и понижение перегрева фотоэлементов. В простых условиях нагрев выше 25 ?С ведёт к падению КПД до полупроцента на градус, что в вправду жаркие дни радикально воздействует на эффективность батарей.

В случае если же тёмный кремний будет преобразовывать ИК-излучение в электричество, скорость нагрева и его, и простого кремния, трудящегося с ним в паре, будет куда ниже, а падение КПД сведётся к минимуму.

Случайные записи:

• Рулонная печать интегральных микросхем
• Томские ученые создали искусственный самообучаемый мозг

Как солнечные коллекторы могут производить электроэнергию (5 вариантов)

Похожие статьи, которые вам понравятся:

• Mitsubishi ставит на солнечные батареи

  Цивилизованный мир, наверное, помешался на чистых источниках энергии. И, линия забери, мне нравится это вид помешательства. Японцы как неизменно готовы…

• Невидимая угроза для солнечных батарей

  Химики из америки показали, что кроме того следовые загрязнения – включая и те, каковые нельзя обнаружить стандартными способами – смогут значительно…

• Пульт дистанционного управления на солнечной батарее

  «Лентяйка» либо «дистанционка», так прозвали в народе пульт дистанционного управления всяческой бытовой электроникой, также приобретает солнечное…

• Миниатюрные солнечные батареи открывают новые возможности

  Миниатюризация интегральных микросхем делает вероятным сократить величину потребляемой ими энергии так, что для их питания достаточно применять такие же…