Инновационная система на основе уникального материала повысит энергоэффективность в два раза

Уникальный материал, улавливающий инфракрасный свет, создан учеными из Института Фраунгофера. Это является серьезным шагом на пути повышения энергоэффективности при использовании солнечных панелей. Дело в том, что на сегодняшний день энергию солнца удавалось преобразовать в электричество лишь на три четверти.

Получается, изначально мы имеем невысокий КПД, и инфракрасная часть спектра тоже не улавливается, это очень расточительно и существенно сказывается на конечном результате эффективности солнечных панелей. Но теперь, с появлением материала, который называется черным кремнием, открываются новые перспективы существенно повысить энергоэффективность солнечных ячеек за счет потребления и преобразования ими инфракрасного света в электричество.

Использование черного кремния очень целесообразно и в плане продления срока службы солнечных панелей, так как зачастую, при повышенной солнечной активности, происходит их перегрев. То есть возникает проблема уменьшения КПД и времени эксплуатации системы. В этом случае новый материал поглотит весь солнечный спектр вместе с инфракрасным излучением и трансформирует его в электричество.

Технология производства черного кремния происходит в газовой среде с содержанием серы. Обычный, стандартный кремний облучают фемтосекундными лазерными импульсами, и в это время происходит присоединение атомов серы к атомной кремниевой решетке. Обычный кремний не способен преобразовать инфракрасный свет в электричество, потому что для возбуждения электронов в нем не хватает энергии. Процесс идентичен прыжку через высокую стену, которую невозможно преодолеть с одного раза. Облегчение для «перескакивания» электронов создается за счет включения атомов серы, когда начинают образовываться своеобразные промежуточные уровни. Изменения их высоты и увеличение отдачи электронов в максимальной степени ученым удалось достигнуть благодаря изменению параметров лазерного импульса.

Первым этапом по внедрению нового материала станет модернизация уже существующих в большом количестве солнечных панелей. Путем добавления ячеек из черного кремния в обычные, получатся ячейки-тандемы, повышающие энергоэффективность примерно на два процента. Но если рассматривать ситуацию в целом, то прирост энергии будет значительным. Конечно, с появлением уникального материала открываются широкие перспективы. И, используя его в качестве основного при производстве солнечных панелей можно удвоить эффективность процесса, считают немецкие ученые. Но для этого необходимо будет разработать специальные лазерные установки и автоматизировать процесс.