Хабрахабр

Прозрачные солнечные панели — новая попытка от китайских ученых

В некоторых регионах при помощи солнечной энергии можно полностью удовлетворять свои нужды в электричестве. Солнечная энергетика — один из трендов современности. Кому-то это удается, но пространство для маневра все равно остается. Для того, чтобы сделать фотоэлементы более эффективными, многие ученые готовы тратить время и ресурсы, причем немалые.

Это позволит расширить спектр их использования — размещать панели не только на крыше, но, например, в оконных проемах. Некоторые исследователи пытаются найти свой путь в этой сфере — например, сделать солнечные панели прозрачными. Возможно, проект китайских ученых что-то изменит. Другими словами, заменять стекла в окнах на фотоэлементы.
Сообщения о прозрачных солнечных панелях появляются с завидной регулярностью, но пока что большинство экспериментов так и остаются экспериментами.

Этот химический элемент способен излучать два «инфракрасных фотона» при поглощении одного «голубого». Дело в том, что они создали действительно прозрачные солнечные панели, где основную роль играет редкоземельный металл иттербий. Этот металл поглощает инфракрасные фотоны, излучая электрон. «Инфракрасные фотоны» игнорируются любыми материалами, кроме кремния, который, как известно, используется в качестве основного рабочего элемента солнечных панелей. Получается, что на каждый «голубой» фотон кремний реагирует выделением двух электронов.

Получается, что прозрачные панели на 160% эффективнее обычных фотоэлементов (не на 200%, поскольку всегда есть потери).

Последние поглощают ультрафиолетовый свет, пропуская излучение других спектров. Прозрачные фотоэлементы представляют собой полимерное стекло с включением наночастиц. Все это позволяет добиться полной прозрачности фотоэлементов.

Как результат — можно создать окно, стекло в котором генерирует инфракрасные фотоны, а рамка, включающая кремний, способна поглощать их, генерируя электричество. Положительным моментом является еще и то, что когда иттербий выделяет инфракрасные фотоны, они уходят в пространство под углом, который позволяет кремнию поглотить их.

Да, световое излучение синего спектра позволяет генерировать инфракрасные фотоны с эффективностью в примерно 180%. Правда, в конечном итоге мы получаем, мягко говоря, не очень эффективные солнечные батареи. Проблема состоит в том, что далеко не все фотоны улавливаются рамкой. Но, к сожалению, прозрачные солнечные батареи способны поглощать свет синего спектра с эффективность лишь в 3%.

КПД солнечных панелей такого типа можно улучшать, а если представить себе большое здание с окнами из прозрачных фотоэлементов, то речь идет о генерации значительных объемов электричества. Тем не менее, даже это может быть отличным результатом, если прозрачные фотоэлементы внедрять повсеместно.

Кроме того, кремний не единственный материал, который может использоваться для создания фотоэлементов. Возможно, увеличить эффективность солнечных батарей можно, изменив состав «стекла», что позволит получать больше «голубых» фотонов. Есть и более эффективные — но они более дорогие (гораздо более дорогие).

1021/acs.nanolett. Nanoletters, 2018, DOI: 10. 8b03966


Теги
Показать больше

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Кнопка «Наверх»
Закрыть