Опытной модели преобразователя удалось установить новый рекорд по значению одной из самых важных характеристик фотоэлектрических элементов. Разработчики считают, что этот эксперимент станет началом появления нового поколения солнечных элементов. Построенная талантливыми учеными из NREL солнечная батарея, базируется на использовании квантовых точек – кристаллических полупроводников, размер которых исчисляется несколькими нанометрами.

Создана солнечная батарея со 130 процентной квантовой эффективностью

Опытное устройство включало в себя стекло с просветляющим покрытием, слоев оксида цинка и тонкого слоя квантовых точек, изготовленных из селенида свинца, который был дополнен небольшим количеством гидразина и этандитиола. Завершающим элементом конструкции стало золотое покрытие, выполняющее роль верхнего электрода.

Установка показала превосходную квантовую эффективность QE: 114 процентов для внешней и 130 процентов для внутренней.

Показатель QE измеряется для точной частоты падающего света. В свою очередь внешняя квантовая эффективность может быть определена как соотношение создаваемых пар электрон-дырка к общему числу попадающих на солнечный элемент фотонов. Внутренняя квантовая эффективность показывает отношение количества электронов к числу поглощенных фотонов.

Некая часть фотонов, падающих на панель, отражается обратно в пространство или же поглощается без выделения носителей заряда, поэтому показатель внешней эффективности ниже, чем внутренней.

Параметр QE не указывает на общую эффективность фотоэлектрического элемента, однако имеет большую значимость для конечного результата. Высокий показатель QE в широком диапазоне частот, вкупе с низкой рекомбинацией зарядов внутри материала, обеспечивают солнечной батарее высокую эффективность.

До настоящего времени превысить показатель квантовой эффективности в сто процентов не могла ни одна из представленных в научном мире батарей. Именно поэтому специалистами из NREL совершен прорыв в области использования солнечной энергии, ведь они добились того, чтобы падающий фотон образовывал более одной пары электрон-дырка. Ключ к успеху ученых заключается в процессе множественной генерации экситонов – MEG. Он был известен ранее, но не применялся в полноценной батарее.

Кроме того, квантовые точки способны ограничивать носители заряда в небольших объемах, что делает возможным сбор избыточной энергии, которая могла бы быть потеряна либо преобразована в тепловую.  Благодаря этому эффективность батарей, использующих данную технологию должна быть повышенной.

Эффективность опытной ячейки, созданной в NREL, значительно уступает традиционным аналогам – всего 4.5%. Это связано с конструктивными особенностями батареи, ведь она создавалась не для сбора и последующей передачи фототока, а для достижения максимальной квантовой эффективности с использованием необходимо сочетания материалов. Дальнейшая оптимизация батареи, которая будет выполнена на основе проведенных экспериментов, обещает значительно более высокую эффективность.

 


Похожие статьи:
Следующие статьи:
Предыдущие статьи:

Рассылка Новостей

Чтобы подписаться, введите e-mail


Наши партнеры

Реклама на сайте
Реклама на сайте
Альтернативная энергия energycraft.org
Реклама на сайте