Гибридный материал повышает эффективность солнечных батарей на 30%

При создании солнечных электростанций стоимость собственно солнечных панелей, часто изготовляемых из кремния или теллурида кадмия, обычно не превышает 20% общей сметы проекта. Львиная доля расходов приходится на покупку земельного участка. Поэтому, солнечную энергию можно попытаться удешевить повысив эффективность использования занимаемой площади – если каждая солнечная панель будет генерировать больше энергии.

Большого прогресса в этом направлении добилась группа из Калифорнийского университета (UC Riverside), представившаяся отчет о своих изысканиях в журнале Nano Letters. Сочетание неорганических полупроводниковых кристаллов с органическими молекулами позволило конвертировать в видимый диапазон инфракрасные фотоны солнечного спектра.

Фотоэлектрические материалы современных солнечных панелей обычно пропускают эти фотоны, теряя таким образом существенную часть солнечной энергии. Полученный калифорнийскими учеными новый гибридный материал захватывает два ИК-фотона и суммирует их энергию получая фотон видимого спектра. Он легко поглощается солнечным элементом и превращается в электричество, которое в противном случае было бы утрачено.

По оценкам авторов, возможность задействовать инфракрасный диапазон солнечного спектра может повысить эффективность работы солнечных батарей на 30 и более процентов.

В описанных экспериментах использовались полупроводниковые нанокристаллы селенида кадмия иселенида свинца, а также органические соединения – рубрен и дифенил-антрацен. Нанокристаллы селенида кадмия могли преобразовывать видимый фотоны в ультрафиолетовые, а кристаллы селенида свинца – фотоны близкого ИК-диапазона в видимые.

Луч с длиной волны 980 нм направляли в гибридный материал, получая конвертированный желто-оранжевый свет (550 нм) с практически удвоенной энергией фотонов. Покрывая нанокристаллы селенида кадмия органическими лигандами, авторы смогли увеличить эффективность конвертации на три порядка.

Помимо солнечной энергетики, способность получать из двух фотонов с низкими энергиями один с высокой, может найти применение в оборудовании для биологической визуализации, хранения данных и в органических светодиодах, а также вообще в любых технологиях, где на входе или выходе используются фотоны.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365