Солнечные панели дадут больше энергии благодаря особым красителям: что придумали ученые

Исследователи из Вюрцбургского университета (Германия) разработали революционную систему, которая может повысить в разы эффективность солнечных батарей за счет поглощения света во всем видимом диапазоне. Подробности сообщило издание TechSpot.

Традиционные солнечные элементы на основе кремния могут поглощать свет во всем видимом спектре, но они делают это "слабо". Они также должны быть довольно толстыми, чтобы поглощать достаточно фотонов и генерировать значимое количество электричества. Этот дополнительный объем делает их тяжелее, дороже и затрудняет их установку. С другой стороны, тонкопленочные солнечные элементы относительно дешевы, легки, и тонки (их толщина составляет всего 100 нанометров). Но они могут поглощать только узкую часть солнечного спектра, что не делает их альтернативой.

Однако исследователи из Вюрцбургского университета, возможно, решили проблему тонкопленочных фотоэлементов с помощью нового био-дизайна. Они разработали систему URPB, созданную по образцу фотосинтетических усиков растений и бактерий, которые очень эффективно улавливают солнечный свет.

URPB использует четыре разных красителя, расположенных в точно уложенной конфигурации. Устройство может захватывать свет в ультрафиолетовом, видимом и ближнем инфракрасном диапазонах с превосходной эффективностью. Каждый слой поглощает свет в спектрах ультрафиолет, красный, фиолетовый и синий. В ходе испытаний, проведенных командой, система преобразовала 38% света в полезную энергию – это на несколько порядков лучше, чем отдельные красители могли бы справиться самостоятельно.

Достижения немецкой команды — далеко не единственная попытка выжать из ячеек фотоэлементов больше энергии. Например, недавно ученые из Турции проанализировали полусферическую структуру фотоэлектрических солнечных элементов, которая может поглощать до 66% больше света по сравнению с плоскими панелями. Компьютерное моделирование выглядело многообещающе, но необходимо создание и тестирование реальных прототипов.

До этого, в 2023 году, ученые попытались улучшить традиционные кремниевые солнечные элементы, добавив сверху новый слой перовскита. Это соединение улавливает световые волны различной длины, потенциально повышая эффективность более чем на 30% – ключевой порог для повышения жизнеспособности солнечной энергии в глобальном масштабе.