Химики предложили способ удвоить эффективность солнечных батарей

Новый ультратонкий материал потенциально может значительно повысить эффективность солнечных панелей. Об этом сообщает Университет штата Колорадо.

Большинство современных солнечных панелей созданы из кремниевых полупроводников. У них есть существенный «врожденный» минус — примерно не менее 40% упавшего на них света превращается в тепло и не участвует в выработке электроэнергии.

Группа ученых под руководством Рэйчел Остин предложила создать фотоэлементы на основе не кремния, а дисульфида молибдена — его близкого аналога. Такая идея появилась у них в ходе экспериментов с сверхбыстрым спектрометром нестационарного поглощения, который может очень точно измерять последовательные энергетические состояния отдельных электронов по мере их возбуждения лазерным импульсом. Эксперименты с использованием этого прибора могут предоставить «фотографии» того, как заряды текут в системе. Авторы создали фотоэлектрохимическую ячейку, используя однослойный дисульфид молибдена, после чего возбуждали электроны лазером и следили за их движение через материал.

Выяснилось, что этот материал крайне эффективно преобразует свет в энергию. Кроме того, им удалось выяснить, почему именно это происходит.

Это происходит потому, что его кристаллическая структура позволяет ему извлекать и использовать энергию так называемых горячих электронов, которые представляют собой высокоэнергетические электроны, на короткое время возбужденные из своего основного состояния при столкновении с видимым светом. В новой фотоэлектрохимической ячейке энергия этих горячих электронов немедленно преобразовывалась в ток, а не терялась в виде тепла. Наблюдаемое явление «утилизации» горячих электронов отсутствует в обычных кремниевых солнечных элементах.

Авторы надеются, что в будущем на основе этой технологии удастся создать эффективные фотоэлектрические панели с эффективностью вдвое большей, чем у современных.

Источник: https://www.gazeta.ru/science/news/2023/04/18/20241775.shtml