Квантові точки дозволять створити надзвичайно ефективні сонячні панелі

Еффектівность звичайних сонячних панелей, може бути збільшена з сьогоднішніх 30% до більш ніж 60%. Такий висновок випливає з недавнього дослідження напівпровідникових нанокристалах, чи квантових точок, яке провів хімік Ксіоянг Жу з Техаського Університету в Аустіне.

Жу, спільно з колегами, повідомив про отримані результати в журналі Science за цей тиждень.

Учение відкрили метод захоплення сонячного світла, який знаходиться на більш високому енергетичному рівні. Звичайні сонячні панелі не вміють цього.

Максімальная ефективність сонячних панелей, якими користуються сьогодні, становить приблизно 31 відсоток. Такий маленький відсоток, обумовлений тим, що більшість сонячних променів, що досягають поверхні сонячної панелі, знаходяться на дуже високому енергетичному рівні, що не дозволяє конвертувати їх у корисне для нас електрику. Ця енергія, яка перебуває у формі, під назвою "гарячі електрони", втрачається у вигляді тепла.

Еслі б нам вдалося захопити ці сонячні промені, що знаходяться на більш високому енергетичному рівні, так звані гарячі електрони, то, теоретично, ККД преобразованія сонячних лучей в енергію збільшилася б до 66 процентов.

"Я називаю це" понад сонячні панелі ". Їх створення складається з декількох етапів ", - розповів Жу." По-перше, потрібно зменшити темп охолодження гарячих електронів. По-друге, необхідно захопити ці гарячі електрони і швидко використовувати їх, до того, як вони втратять всю свою енергію ".

Жу розповів, що напівпровідникові нанокристалах, або квантові точки, дають надію на досягнення вищезазначених цілей.

Что стосується першої проблеми, то деякі дослідницькі групи запропонували сповільнювати гарячі електрони в напівпровідникових нанокристалах. У статті 2008 року, в журналі Science, дослідницька група університету Чикаго, показала принципову можливість цього на прикладі колоїдних напівпровідникових нанокрісталлов.

Команда Жу вирішила другу проблему: захоплення електронів.

Оні виявили, що гарячі електрони можуть бути переміщені з порушеної фотонами нанокристала селеніду свинцю в провідник першого роду, зроблений з широко використовуваного діоксиду тітана.

"Якщо ми захопимо гарячі електрони, то зможемо виконати роботу з їх допомогою", - сказав Жу. "Демонстрація переміщення гарячого електрона, доводить, що високоефективна сонячна панель, не тільки теоретично можлива, але і практично експериментально доведена ".

Ісследователі використовували квантові точки з селеніду свинцю, але за словами Жу, їх метод буде працювати і з квантовими точками з інших матеріалів.

Жу заявляє, що це тільки перший крок. Ученим та інженерам потрібно ще багато зробити, щоб створити працюючу сонячну панель з ККД 66 відсотків.

В цьому науковому пазлі є ще третя частина, над якою працює Жу: з'єднання з електропровідністю кабелем.

"Якщо ми захопимо швидкі (або гарячі) електрони з сонячної панелі, ми знову втратимо енергію у вигляді тепла в проводі", - сказав Жу. "Наша наступна мета: хімічно змінити проводить кабель, щоб мінімізувати втрати енергії. Ми хочемо захоплювати більшу частину енергії сонця. Це і буде понад сонячна панель ".

"Викопне паливо дуже дорого обходиться для навколишнього середовища", - заявив Жу. "Ніщо не заважає нам використовувати сонячну енергію на 100 відсотків через 50 років". Ми розповімо вам інтересние новостііз перших уст.

Орігінал (на англ. мовою): Eurekalert.org

• IBM ускоряет обучение ИИ на скорости света при минимальном энергопотреблении
• Учёные впервые визуализировали форму одиночного фотона
• Солнечная система для зарядки электромобилей
• Крупнейший электрический самолёт взлетит в 2025 году
• ДНК-биочернила открывают новые горизонты для 3D-печати кровеносных сосудов
• Исследователи улучшили эффективность и долговечность солнечных элементов
• Тёмная материя: Как камера отслеживает невидимое
• Мягкий, растяжимый электрод имитирует тактильные ощущения с помощью электрических сигналов