Ученые повысили лимит эффективности солнечных элементов с 29% до 35%

Ученые повысили лимит эффективности солнечных элементов с 29% до 35%

Ученые из MIT и Принстонского университета опубликовали в журнале Nature статью под названием «Сенсибилизация кремния делением синглетных экситонов в тетрацене».

Традиционные «однопереходные» («однослойные») кремниевые солнечные элементы имеют теоретический максимальный КПД около 29,1%, поскольку существует предел того, сколько солнечного света может быть преобразовано в полезное электричество (названный пределом Шокли – Квиссера).

Сегодня высокоэффективные солнечные элементы в серийном исполнении обладают эффективностью более 20%.

Когда фотоны проходят через обычные кремниевые солнечные элементы один фотон обычно может передавать свою энергию только одному электрону, даже в том случае, если фотон содержит больше энергии — некоторые части светового спектра, особенно синий и зеленый, имеют достаточно энергии для «возбуждения» нескольких электронов.

Обычно эта избыточная энергия превращается в отработанное тепло, и исследователи искали способ использовать эту дополнительную энергию, видя в ней потенциал для повышения эффективности солнечных элементов.

Исследователи из MIT и Принстона нашли способ использования этой энергии.

Исследователи покрыли кремниевые клетки слоем материала, называемого оксинитридом гафния. Толщина слоя составляет всего несколько атомов, но он, в конечном счете, позволяет одиночным фотонам с высокой энергией инициировать высвобождение двух электронов внутри кремниевой ячейки, что приводит к удвоению количества энергии, производимой данным количеством солнечного света в сине-зеленой части спектра.

«Оказывается, эта крошечная, крошечная полоска материала на границе между этими двумя системами в конечном итоге определяет все. Вот почему другие исследователи не смогли заставить этот процесс работать, и почему мы наконец-то сделали это», — отмечают авторы.

В результате теоретическая максимальная эффективность «простой» однопереходной кремниевой солнечной ячейки может быть повышена до 35%.

Теоретическая концепция, которая лежит в основе нового открытия, известна уже несколько десятилетий, но только сейчас ученым удалось подтвердить теорию на работающем солнечном элементе.

В мировых лабораториях идёт постоянная работа над повышением эффективности солнечных элементов.

Как мы видим, рекордная эффективность элементов в лабораторных условиях превышает 45%, но речь идёт о «многопереходных» устройствах, в которых используется несколько слоёв разных материалов, и за счёт «перехода» между этими материалами достигается повышение эффективности.

В рассмотренном сегодня случае речь идёт о «простых» однослойных кремниевых ячейках.

http://renen.ru

19:36
418
Нет комментариев. Ваш будет первым!
Группа компаний «Хевел» подвела итоги реализации собственной программы НИОКР. Объем инвестиций в научно-исследовательскую деятельность превысил 1,5 миллиарда рублей.
​Российские учёные из Научно-технического центра тонкопленочных технологий в энергетике (входит в группу компаний «Хевел») разработали уникальный «чемодан» на солнечных элементах, ...
Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого (СПбПУ) в консорциуме с Лаппеенрантским технологическим университетом и ЦНИИ конструкционных материалов «Прометей» ра...
​Солнечный тримаран, построенный командой Делфтского технического университета (Голландия) на солнечных элементах «Хевел» c эффективностью 23,1%, одержал победу в международных мор...
Этот сайт использует cookies. Продолжая работу с сайтом, Вы выражаете своё согласие на обработку Ваших персональных данных с использованием интернет-сервиса Google Analytics и Yandex Metrica. Отключить cookies Вы можете в настройках своего браузера.