Сегнетоэлектрические кристаллы могут увеличивать фотоэлектрический эффект до 1000 раз, если периодически располагать их в решетке из трех разных материалов. Открытие Университета Мартина Лютера в Галле-Виттенберге (MLU) может значительно повысить эффективность солнечных элементов.
Откуда это открытие?
В настоящее время исследователи изучают возможность использования материалов, альтернативных солнечным элементам на основе кремния, поскольку они имеют ограниченную эффективность. Одним из таких материалов является титанат бария, смешанный оксид бария и титана, обладающий сегнетоэлектрическими свойствами. «Это означает, что он имеет пространственно разделенные положительные и отрицательные заряды», — объясняет доктор. Акаш Бхатнагар, физик Центра инновационных компетенций SiLi-nano при MLU. «Это создает асимметричную структуру, которая может генерировать электричество из света. В отличие от кремния, сегнетоэлектрические кристаллы не нуждаются в соединение pn для создания фотоэлектрического эффекта. Это облегчит производство солнечных панелей».
Вся суть новостей здесь? У вас может даже возникнуть соблазн резюмировать всю статью словами: «Титанат бария — самый интересный вариант для будущего солнечных элементов». Но это еще не все. Чистый титанат бария не поглощает много солнечного света и поэтому генерирует относительно низкий фототок. Именно здесь в игру вступает исследование Мартина Лютера, только что опубликованное в журнале «Science Advances» (Я связываю это с вами здесь): демонстрирует, что сочетание чрезвычайно тонких слоев различных материалов значительно увеличивает выход солнечной энергии. Исследователи создали чередующиеся кристаллические слои титанат бария, титанат стронция и титанат кальция.
Для получения оптимального результата необходимо комбинировать сегнетоэлектрический материал с параэлектрическим. Параэлектрический материал, даже если он обычно не имеет отдельных зарядов, может стать сегнетоэлектриком при некоторых обстоятельствах, например, при очень низких температурах или при небольших изменениях его химического состава.
Акаш Бхатнагар
Солнечные панели в 1000 раз мощнее?
Новый материал был подвергнут фотоэлектрическим измерениям под воздействием лазерного света, и результат оказался неожиданным: ток был в 1.000 раз выше, чем у чистого титаната бария аналогичной толщины, несмотря на процентное содержание титаната бария в качестве основного фотоэлектрического компонента. сократилось почти на две трети.
Полученные таким образом слои этой «решетки» взаимодействуют друг с другом таким образом, что значительно увеличивают проводимость электронов, т. е. их способность легко перемещаться. Такой эффект был достигнут благодаря возбуждению световых фотонов. Результаты измерений также показали, что этот эффект очень стабилен во времени, сохраняя свою стабильность в течение шести месяцев.
И сейчас?
Необходимы дополнительные исследования, чтобы понять, что именно вызывает уникальный фотоэлектрический эффект, наблюдаемый в слоистой структуре. Однако доктор Бхатнагар убежден, что потенциал, продемонстрированный этой новой концепцией, может быть использован для революционного преобразования будущих солнечных панелей: эта слоистая структура демонстрирует превосходные характеристики во всех температурных диапазонах по сравнению с чистыми сегнетоэлектриками. Кроме того, используемые кристаллы значительно более долговечны и не требуют специальной упаковки.
Если это подтвердится, необычайная способность новых солнечных элементов на основе этой новой системы преобразовывать солнечную энергию в электричество станет настоящей революцией в мире. PVи возобновляемые источники энергии в целом. Переступим все, что можно пересечь!
