У Фінляндії розробили сонячні панелі з ефективністю 132%

Дослідники з Університету Аалто(Фінляндія) розробили фотоелектричну пластину, яка має зовнішню квантову ефективність 132%.

Цей неймовірний подвиг був досягнутий з використанням наноструктурованого чорного кремнію і міг би стати великим проривом для сонячних панелей та інших фотоприймачів.

Якщо гіпотетичний фотоелектричний пристрій має зовнішню квантову ефективність 100%, це означає, що кожен фотон світла, який потрапляє у нього, генерує один електрон, який виходить через ланцюг і збирається у вигляді електроенергії.

Новий фотоелектричний пристрій не тільки досяг 100-відсоткової ефективності, але і перевищив її. «При 132% ви отримуєте у середньому 1,32 електрона на кожен фотон, — пояснюють розробники. – Пластина була виготовлена з використанням чорного кремнію як активного матеріалу, з наноструктурами у формі конусів і колонок, що поглинають ультрафіолетове світло».

Запропонований метод дає шанс генерувати два електрони з одного фотона. Коли фотон вхідного світла потрапляє у активний матеріал — зазвичай кремній — він вибиває електрон з одного з його атомів. Але за певних обставин один високоенергетичний фотон може вибити два електрони, не порушуючи жодних законів фізики.

Використання цього явища може бути надзвичайно корисним для поліпшення конструкції сонячних елементів. У багатьох фотоелектричних матеріалах ефективність втрачається кількома способами, включаючи фотони, відбиті від пристрою, або електрони, рекомбінуючі з «діркою», яку вони залишили в атомі, перш ніж вони можуть бути зібрані схемою.

Команда Аалто значною мірою усунула вищезазначені бар’єри. Чорний кремній поглинає набагато більше фотонів, ніж інші матеріали, а конусні та стовпчасті наноструктури зменшують рекомбінацію електронів на поверхні матеріалу.

Разом ці досягнення дозволили створити пристрій зі 130-відсотковою зовнішньою квантовою ефективністю. Команда навіть провела незалежну перевірку цих результатів німецьким Національним інститутом метрології Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB).

Дослідники кажуть, що ця рекордна ефективність може поліпшити продуктивність практично будь-якого фотоприймача, включаючи сонячні панелі та інші датчики світла, і що нові детектори вже виробляються для комерційного використання.

За матеріалами: https://ecolog-ua.com