Ученые из Университета Гронингена (Нидерланды) и Наньянского технологического университета (Сингапур) разработали технологию, позволяющую улавливать дополнительные электроны, которые теряются полупроводниками в ходе преобразования солнечной энергии в электрическую. В конченом итоге это может привести к увеличению эффективности солнечный панелей.Результаты исследования были опубликованы в журнале Science Advances.
Как рассказал профессор университета Гронингена Максим Пшеничников, по предварительным расчетам эффективность солнечных элементов может увеличена на 25-30 процентов.
В отчете Международного агентства по возобновляемым источникам энергии говорится, что к 2050 году солнечная энергия станет вторым по значимости источником энергии в мире после ветроэнергетики. Благодаря использованию альтернативных технологий наряду с мерами экономии можно будет сократить выбросы CO2 до 70 процентов от уровня 2020 года.
Кроме того, ученые постоянно работают над их усовершенствованием. Так, современные кремниевые панели в ходе лабораторных испытаний достигли максимальной эффективности в 26,7 процента. А КПД тандемных панелей, улавливающих свет различного спектра и вовсе может доходить до 46 процентов.
Среди интересных предложений — использование воды, которая применяется для охлаждения панелей и в результате чего нагревается и используется для отопления помещений, а также размещение на модулях двухсторонних фотоэлементов, способных улавливать как прямой, так и отраженный от замели солнечный свет. Открытие Пшеничникова может стать еще одним шагом в этом направлении.
В традиционных фотоэлектрических элементах полупроводники улавливают фотоны света и преобразуют их в электричество. Однако, если частицы несут слишком мало энергии, они попросту проходят сквозь материал. Если же энергии слишком много полупроводник не может преобразовать ее всю.
Эти фотоны производят «горячие электроны», избыточная энергия которых затем теряется в виде тепла. Идеальные же фотоны определяются шириной зазора, разницей энергетических уровней между самой высокой занятой молекулярной орбиталью и самой низкой свободной молекулярной орбиталью.