Учені створили новий сонячний елемент, який виробляє в 1000 разів більше енергії

Згідно із заявою Галле-Віттенберзького університету імені Мартіна Лютера (MLU, Німеччина), виробництво енергії сегнетоелектричними кристалами в сонячних елементах може бути збільшене в тисячу разів завдяки інноваційному розташуванню тонких шарів матеріалів. Про це пише MSN.

Дослідники з MLU виявили, що почергово розміщені кристалічні шари титанату барію, титанату стронцію і титанату кальцію можуть значно підвищити ефективність сонячних панелей.

Більшість сонячних елементів зроблені з кремнію — недорогого і відносно ефективного матеріалу. Однак учені постійно експериментують із новими матеріалами, щоб підвищити ККД фотоелементів. Нещодавно вони протестували сегнетоелектричні кристали.

Однією з їхніх переваг є відсутність необхідності в pn-переході, тобто будь-яких позитивно і негативно легованих шарів, як у випадку з кремнієвими сонячними панелями. Однак чистий титанат барію, сегнетоелектричний кристал, протестований дослідниками MLU, поглинає мало сонячного світла. Було вирішено скомбінувати його з іншими речовинами, щоб значно збільшити вихід сонячної енергії.

Матеріали нашарували один на одного, оскільки дуже важливо було, щоб сегнетоелектрик чергувався з параелектриком. Хоча останній і не має розділених зарядів, він може стати сегнетоелектриком за певних умов, наприклад, за низьких температур або за незначної зміни його хімічної структури. Дослідники поклали шар титанату барію між титанатом стронцію і титанатом кальцію, випаровуючи кристали потужним лазером і переосаджуючи їх на підкладці-носії. Отриманий матеріал складався з 500 шарів і мав товщину 200 нанометрів.

Дослідники виявили, що їхній шаруватий матеріал забезпечує струм у 1000 разів сильніший, ніж виміряний у чистому титанаті барію еквівалентної товщини. Взаємодія між шарами призвела до набагато вищої діелектричної проникності — іншими словами, електрони можуть текти набагато легше через збудження світловими фотонами, пояснили вчені.

Команда також показала, що вимірювання залишалися практично постійними протягом шести місяців, а це означає, що матеріал може бути досить міцним для комерційного застосування. Далі вони продовжать досліджувати точну причину фотоелектричного ефекту у своєму шаруватому матеріалі з метою його можливого впровадження в масовому масштабі. Їхня робота обіцяє стати частиною потенційної революції в галузі сегнетоелектричних матеріалів з можливим застосуванням у комп'ютерній пам'яті, конденсаторах та інших електронних пристроях.

Раніше ми писали, що створено сонячну панель з небувалою ефективністю 90,7%. Сонячна батарея нового типу має власний теплообмінник, що охолоджує її і водночас підвищує загальний коефіцієнт корисної дії.