211service.com
Karšti elektronai gali padvigubinti saulės energiją
Dešimtmečius mokslininkai tyrinėjo teorines priemones, kaip padvigubinti saulės elementų galią, naudojant vadinamuosius karštuosius elektronus. Dabar Bostono koledžo mokslininkai pateikė naujų eksperimentinių įrodymų, kad teorija veiks. Jie pastatė saulės elementus, kurių galią padidina didelės energijos fotonai. Šis postūmis, pasak mokslininkų, yra karštų elektronų išgavimo rezultatas.
Karšta saulės energija: šis saulės elementas pagamintas iš plonų amorfinio silicio sluoksnių su aliuminio taškais, kurie tarnauja kaip galiniai elektros kontaktai. Tai rodo, kad gali būti įmanoma padvigubinti saulės elementų našumą.
Rezultatai yra žingsnis link saulės elementų, kurie laužo įprastas efektyvumo ribas. Dėl įprastų saulės elementų veikimo būdo teoriškai jie gali paversti daugiausia apie 35 procentus saulės šviesos energijos į elektros energiją, o likusią dalį eikvoti kaip šilumą. Naudojant karštus elektronus, efektyvumas gali padidėti net 67 proc Metjus Barzda , vyresnysis mokslininkas Nacionalinėje atsinaujinančios energijos laboratorijoje Golden, CO, kuris nedalyvavo dabartiniame darbe. Saulės elementų efektyvumo padvigubinimas gali sumažinti saulės energijos kainą perpus.
Įprasti saulės elementai gali efektyviai paversti elektra tik tam tikro bangos ilgio šviesos energiją. Pavyzdžiui, kai saulės elementas, optimizuotas raudonos šviesos bangos ilgiams, sugeria raudonos šviesos fotonus, jis gamina elektronus, kurių energijos lygis panašus į įeinančių fotonų. Kai ląstelė sugeria didesnės energijos mėlyną fotoną, ji pirmiausia gamina panašiai didelės energijos elektroną – karštą elektroną. Tačiau tai labai greitai praranda didžiąją dalį savo energijos kaip šiluma, kol gali ištrūkti iš ląstelės ir gaminti elektros. (Atvirkščiai, mėlynai šviesai optimizuoti elementai nekeičia raudonos šviesos į elektrą, todėl jie aukoja energiją šioje spektro dalyje.)
Bostono koledžo mokslininkai pagamino itin plonus, vos 15 nanometrų storio saulės elementus. Kadangi ląstelės buvo tokios plonos, karštus elektronus buvo galima greitai ištraukti iš ląstelės, kol jie neatvėso. Tyrėjai išsiaiškino, kad ląstelių išėjimo įtampa padidėjo, kai jos apšviečiamos mėlyna, o ne raudona šviesa. Dabar mes pašaliname elektronus iš mėlynos šviesos, kol jie nepraranda visos energijos pertekliaus, sako Michaelas Naughtonas , Bostono koledžo fizikos profesorius.
Problema ta, kad saulės elementai yra tokie ploni, kad pro juos prasiskverbia didžioji dalis gaunamos šviesos. Dėl to jie tik 3 procentus gaunamos šviesos energijos paverčia elektra. Manau, kad tai daug žadanti, sako Beard. Tačiau jis priduria, kad kol kas jie rodo tik gana nedidelį poveikį.
Naughton sako, kad jo komanda planuoja išspręsti šią problemą naudodama nanolaidus. Pagrindinė idėja, kurią dabar siūlo daugybė skirtingų tyrinėtojų, yra sukurti nanolaidelių miškus, kurie sugertų šviesą išilgai jų ilgio. Ir kadangi kiekvienas nanolaidelis yra plonas, elektronams nereikės toli keliauti, kad patektų į laidų sluoksnį ant jo paviršiaus. Tai leistų pakartoti karštų elektronų efektą, matomą plonuose saulės elementuose. Naughtonas ir kolegos tokius nanolaidelius komercializuoja per startuolį, pavadintą Solasta , įsikūrusi Niutone, MA, kurią finansuoja gerbiama rizikos kapitalo įmonė Kleiner Perkins Caufield & Byers .
Tyrėjai taip pat tikisi padidinti karštų elektronų, kuriuos jie surenka iš sugertos šviesos, skaičių. Norėdami tai padaryti, jie kreipiasi į pasirinktą metodą Martinas Greenas , Australijos Naujojo Pietų Velso universiteto profesorius ir karštųjų elektronų naudojimo saulės elementuose lyderis. Šis metodas apima kvantinių taškų sluoksnį, kuris veikia kaip tam tikras filtras, selektyviai išgaunantis aukštesnės nei įprasta įtampos elektronus, sako Beardas. Naughtonas sako, kad Solasta jau įrodė, kad tokius kvantinius taškus galima įtraukti į bendrovės nanolaidus.