| www.princeton.edu

Поверхневі мікроловушкі для світла дають великий поштовх до розвитку сонячної енергетики

Збільшення ефективності фотоелектричних панелей - гостра технологічна проблема, вирішення якої має знизити собівартість виробництва сонячної електроенергії. Дослідники з Прінстонського університету знайшли простий і економічний спосіб збільшення продуктивності органічних сонячних елементів майже в три рази. На думку багатьох вчених, за цим винаходом - майбутнє сонячної енергетики.

За повідомленнями з університету, колективу під керівництвом професора Стівена Чоу (Stephen Chou) вдалося збільшити ефективність поглинання світла поверхньою сонячних батарей на 175%. Для цього вчені використовували наноструктуровані сендвіч-панелі з металу і пластика. Опинившись на поверхні «сендвіча», сонячне світло потрапляє в пастку, з якої немає зворотного шляху.

Команда Чоу ще не завершила дослідження, але, на думку професора, їх технологія має бути застосовна також і для звичайних неорганічних перетворювачів, як поширені крізь кремнієві сонячні панелі.

Як заявив Чоу, вчені застосували нанотехнології, щоб усунути дві основні проблеми, що знижують ефективність перетворення сонячної енергії: відображення світла, що падає на поверхню панелі, і нездатність сонячної комірки в повній мірі перетворити світло, що потрапляє в неї.

Металізований «сендвіч» допомагає усунути обидві перешкоди. Застосована структура, що названа як плазмонний резонатор з масивом субволнових отворів (plasmonic cavity with subwavelength hole array, PlaCSH), дозволила команді Чоу створити сонячні елементи, які відображають лише 4% падаючого сонячного світла, решта 96% використатиметься для генерації електричних носіїв.

Під прямими променями світла ефективність нового елемента на 52% вище, ніж у звичайних сонячних осередків. Різниця ще більше зростає і досягає 81% при роботі зі світлом, падаючим під гострим кутом, наприклад, у похмурий день або коли панель орієнтована неточно. У сукупності загальний приріст ефективності досягає більш ніж півтора рази.

Незважаючи на настільки вражаюче збільшення продуктивності, нова технологія відрізняється простотою реалізації. Верхній «шар вікон» являє собою надзвичайно тонку металеву сітку. Його товщина всього 30 нанометрів, а діаметр розташованих в 25 нм одне від іншого отворів становить 175 нм.

Під металевою сіткою розташований шар прозорого пластика, що вкриває напівпровідник. Під час роботи команда Чоу використовувала певний напівпровідник, проте немає ніяких обмежень для використання будь-яких типів. Завершує "сендвіч" стуктуру шар оксиду титану на алюмінієвій підкладці.

Особливість сонячних осередків - їх розміри. Товщина всіх шарів разом менше, ніж людський волос. Це дуже важлива обставина. Дослідники виявили, що потрапляючи в таку субволнову структуру, світло практично не відбивається. Чоу образно назвав свій винахід «чорною дірою для світла». За його словами, вчені очікували підвищення ефективності, але практичні результати перевищили найсміливіші надії.

Професор повідомив, що його система практично готова для комерційного використання, але, як і будь-який новий на ринку продукт, її очікує неминучий період впровадження, перехід від лабораторних дослідів до масового виробництва.

Рекомендувати цей матеріал
X




забув пароль

реєстрація

X

X

надіслати мені новий пароль