Уловить избыток энергии

Исследователи создали новый тип солнечной панели, которая захватывает избыток энергии солнечного света, который обычно рассеивается в виде тепла. Но все же, эти новые солнечные панели конвертируют солнечный свет в электричество менее эффективно, чем коммерческие солнечные панели. Но если, например, можно будет их улучшить, это может дать начало новому поколению солнечных панелей высокой эффективности.

Уловить избыток энергии

Для большинства принцип преобразования фотонов света в электричество хорошо известен. Фотоны разных спектров несут разное количество энергии. В видимом спектре красные и оранжевые волны имеют значительно меньше энергии, чем голубые, фиолетовые и УФ-лучи. Когда высоко энергетические фотоны попадают на материал в солнечной панели из полупроводника, они передают эту энергию электронам полупроводника, которые переходят из состояния покоя в возбужденное и способны проводить электричество. Во многих случаях высоко-энергетические фотоны — фиолетового и УФ-спектров — несут гораздо больше энергии, чем нужно, чтобы электроны перешли в возбужденное состояние. И в то же время, этот избыток рассеивается в виде теплоты.

Несколько лет назад исследователи нескольких различных исследовательских групп сообщили, что высоко энергетические фотоны могут реально возбуждать более одного электрона, если полупроводник, который они атакуют, содержит наночастицы — квантовые точки. Благодаря этому процессу (множественное образование экситонов (Муе) — англ. MЕG) есть надежда, что исследователи смогут увеличить эффективность солнечных панелей, собирая этот избыток энергии. Но даже если образуется избыток зарядов, исследователи из всех сил пытаются заставить их перепрыгнуть через эти точки и пойти по электроду.
Для производства любых работ по сварке металлов требуются не только знания, проверенные инструменты, но и доступные и надежные расходники. Качественные сварочные электроды по приятным ценам, для тех кто знает что нужно для профессиональных работ! Работать этими электродами сплошное удовольствие!

В том году исследователи во главе с Брюсом Паркинсоном — химиком из Университет Вайоминг, сообщили в журнале Science , что они создали устройство, которое состояло из одного слоя квантовых точек из сульфида свинца поверх слоя другого полупроводника, в котором возбуждается больше электронов при воздействии на них фотонов, и таким образом генерируется сильный электрический ток — свидетельство процесса Муе. Но само устройство оказался скорее доказательством самого концепта, а не самой рабочей панели: через один слой из квантовых точек было легко транспортировать электроны, но эти точки захватывали лишь небольшую часть спектра, и в целом, такое устройство оказался неэффективным.

Сегодня исследователи, возглавляемые Артуром Нозик — химиком из Национальной лаборатории по возобновляемой энергии в гольден, Колорадо, сообщили, что они создали первую рабочую солнечную панель с Муе. Основное, что нужно было сделать для создания устройства, рассказывает Нозик, это придумать рецепт химического синтеза, а затем создать квантовые точки. Синтезированные точки — кластеры из свинца и селена размером 5 нанометров — украшаются длинными органическими молекулами, которые предохраняют точки от слипания между собой. В прошлых исследованиях также было показано, что эти длинные органические цепи действуют как пластиковый изоляционный материал вокруг провода. Они не дают возбужденным электронам, образованным внутри одной точки, перескакивать через своих соседей в направлении электрода.

Группа ученых использовали для своих точек один-два химических двухцветные растворы — гидразин и 1,2 — етанедитиол, благодаря которым точки остаются покрытые кратко цепными органическими молекулами. Благодаря этому заряды становятся мобильными.

Поэтому совокупная эффективность таких солнечных панелей при преобразовании света в электричество выросла до около 5%, но все еще не дотягивает, например, к привычным кремниевых солнечных панелей (их эффективность при использовании всего солнечного спектра находится на уровне около 20%). Но важно, устройства, которые собирают на около 30% большее количество зарядов, чем количество фотонов — это первые настоящие Муе-солнечные панели. Паркинсон говорит, что в работе было также показано, что избыток электронов образуется даже при количестве фотонов в 2,5 — 3 раза ниже той, которая необходима, чтобы выбить электроны с их валентных состояний. Следующее, над чем они планируют работать — найти способ, чтобы эту величину снизить до 2-х.