Эффективность преобразования солнечной энергии увеличена в два раза

 
Эффективность преобразования солнечной энергии увеличена в два раза
16 Декабря 2011

По данным нового исследования о механизмах преобразования солнечной энергии, во главе с химиком Xiaoyang Zhu из Техасского университета в Остине, количество электронов, полученных с одного фотона солнечного света, можно удвоить благодаря использованию органопластических полупроводниковых материалов.

Такие материалы для солнечных батарей имеют большие преимущества, одним из которых является низкая стоимость. Материал имеет широкие возможности для молекулярного дизайна и синтеза, что дает возможность значительно повысить эффективность преобразования солнечной энергии. Это открытие опубликовано 16 декабря в Science.

Максимальное, теоретически возможное,  КПД кремниевых солнечных батарей, используемых сегодня, составляет около 31 процента. Большая часть солнечной энергии во время попадания на ячейку элемента слишком высока, чтобы быть превращенной в полезную электроэнергию и теряется в виде тепла.

Использование «горячих электронов» может потенциально увеличить эффективность солнечных батарей до 66 процентов. Горячие электроны могут быть захвачены с помощью полупроводниковых нанокристаллов. Это исследование было также опубликовано в Science в 2010 году,

Ученые обнаружили, что свет производит теневые фотоны, из которых два электрона могут быть эффективно захвачены, генерируя больше энергии в полупроводниковом пентацене (семейство растворимых органических полупроводников на основе пентацена (Pentacene)).

Поглощение фотона в полупроводнике пентацена создает возбужденный электрон-дырочной пары - экситона. 

Справка:

Эксито́н (лат. excito — «возбуждаю») — водородоподобная квазичастица, представляющая собой электронное возбуждение в диэлектрике или полупроводнике, мигрирующее по кристаллу и не связанное с переносом электрического заряда и массы. Хотя экситон состоит из электрона и дырки, его следует считать самостоятельной элементарной (не сводимой) частицей в случаях, когда энергия взаимодействия электрона и дырки имеет тот же порядок, что и энергия их движения, а энергия взаимодействия между двумя экситонами мала по сравнению с энергией каждого из них. Экситон можно считать элементарной квазичастицей в тех явлениях, в которых он выступает как целое образование, не подвергающееся воздействиям, способным его разрушить.


Chan, M. Ligges, A. Jailaubekov, L. Kaake, L. Miaja-Avila, X.- Y. Zhu. Observing the Multiexciton State in Singlet Fission and Ensuing Ultrafast Multielectron Transfer . Science , 2011; 334 (6062): 1541 DOI: 10.1126/science.1213986  & sciencedaily

Опасности эксплуатации фотопанелей

Теги: фотоэлементы, фотопанели, кремний, пентацен, темные фотоны, фотон, органопластические, полупроводниковые материалы
Короткая ссылка на новость: http://www.ipulsar.net/~Ypb7x