Нов квантов материал повишава ефективността на соларните клетки с до 190%
Изследователи от Университета „ Lehigh “ са създали материал, който има капацитета да усили фрапантно успеваемостта на слънчевите панели, само че какво го прави друг? Непрекъснатите нововъведения, подобряващи успеваемостта, станаха от решаващо значение, изключително за посрещане на световните енергийни потребности.
Изследователският екип дебютира с първообраз, употребяващ квантов материал като деен пласт в слънчева клетка.
Този материал сподели фотоволтаична всмукване от 80% и външна квантова успеваемост до 190%.
Това достижение е удивително, защото надвишава теоретичната граница, избрана от успеваемостта на Шокли-Куизер за обичайните слънчеви кафези на силициева основа. За съпоставяне, при стандартните слънчеви кафези оптималната EQE е 100 %.
Забележителното усъвършенстване на успеваемостта на материала се свежда до неповторима характерност, наречена „ междинни лентови положения “. Тези междинни лентови положения се отнасят до характерни енергийни равнища в електронната конструкция на материала, ситуирани по този начин, че да са идеални за превръщане на светлината в сила.
В този нов материал междинните лентови положения разрешават улавянето на силата на фотоните, изгубена от обичайните слънчеви кафези. Въпреки че стойностите на EQE доближават 100%, обичайните кафези губят фотонна сила посредством отразяване и топлота.
Екипът употребява „ ван дер Ваалсови празнини “ – атомно дребни празнини сред слоести 2D-материали. Те вмъкват атоми на нулевалентна мед сред пластовете на двуизмерен материал, направен от германиев селенид и калаен сулфид.
Схема на тънкослойна слънчева клетка с деен Cu-GeSe/SnS пласт Усъвършенстван първообраз
След задълбочено компютърно моделиране на системата, Чинеду Екума – професор по физика в университета „ Lehigh “ и създател на научния труд създава прототипа.
„ Бързата реакция и нарасналата успеваемост изрично демонстрират капацитета на Cu-интеркалирания GeSe/SnS като квантов материал за потребление в модерни фотоволтаични приложения, предлагайки опция за възстановяване на успеваемостта при преобразуването на слънчевата сила. “
казва той
Според Екума това е обещаващ претендент за създаване на слънчеви панели от последващо потомство с висока успеваемост.
Включването на този нов материал в съществуващите системи за слънчева сила ще изисква спомагателни старания за научни проучвания и развиване. Въпреки това Екума акцентира, че пробната техника, употребена за основаването на тези материали към този момент е доста напреднала. С течение на времето учените са създали и усъвършенствали способ, който „ вкарва “ атоми, йони и молекули в материалите с доста висока точност.
Според Международната организация по енергетика през 2023 година единствено фотоволтаиците съставляват 3/4 от добавените мощности от възобновими източници в международен мащаб. През 2022 година производството на сила от фотоволтаици се е нараснало с до 26%, достигайки съвсем 1300 TWh. Това демонстрира най-големия безспорен растеж на производството от всички технологии за възобновими източници през 2022 година, надминавайки вятъра за първи път в историята.
Изследването на Екума е финансирано частично с безплатна помощ от Министерството на енергетиката на Съединени американски щати. Подробности за проучването са оповестени в списание Science Advances.
