Фундаментальні закони фізики, зокрема закон збереження енергії, стверджують: енергія не може виникнути з нічого чи зникнути безслідно. Це аксіома, що лежить в основі нашого розуміння Всесвіту. Однак, група вчених з Університету Кюсю (Японія) заявила про розробку технології, яка потенційно може вивести ефективність сонячних елементів на рівень 130%.
Революційний прорив у сонячній енергетиці
Такий показник ефективності означає, що фотоелектричні панелі майбутнього зможуть генерувати значно більше електроенергії, ніж будь-коли раніше. Нова система, за словами розробників, радикально підвищує ефективність перетворення енергії в сонячних елементах, наближаючи нас до ери надпотужних джерел чистої енергії.
Наукова база “надлишкової” ефективності
На перший погляд, результати дослідження, проведеного спільно з німецькими колегами з Університету Йоганна Ґутенберґа, можуть здаватися фантастичними. Проте, за словами науковців, їхній підхід ґрунтується на глибокому розумінні квантових явищ. Використання специфічного молібденового металевого комплексу, що здатен до “перевертання спіну” (spin inversion), у поєднанні з матеріалом, який забезпечує синглетне розщеплення (singlet fission), дозволило отримати більшу кількість носіїв заряду (електронів), ніж було поглинуто вхідних фотонів (частинок світла).
Масштаби сонячної енергії та поточні обмеження
Для розуміння масштабів, лише за один день Земля отримує приблизно 89 000 терават сонячної енергії. Це майже в 5 000 разів перевищує річне споживання енергії людством. Однак, сучасні технології сонячних панелей поки що здатні вловлювати лише мізерну частку цієї колосальної потужності.
Принцип роботи та ефективність кремнієвих панелей
Фотоелектричні сонячні елементи, які найчастіше асоціюються із сонячними панелями, наразі перетворюють лише близько 20% сонячного світла на електричну енергію. Основні обмеження їхньої ефективності пов’язані з фундаментальними властивостями самого сонячного випромінювання та фізикою напівпровідників.
Процес перетворення світла на електрику у стандартних сонячних елементах доволі простий. Фотони, як кванти світлової енергії, потрапляють на напівпровідниковий матеріал, зазвичай кремній. При зіткненні фотон передає свою енергію електрону в атомі напівпровідника, вибиваючи його з орбіти та надаючи йому кінетичну енергію. Сукупність таких вільних, заряджених електронів і формує електричний струм.
Думка ЧАС НОВИН: Ця технологія може кардинально змінити ландшафт відновлюваної енергетики, роблячи сонячні панелі значно ефективнішими та економічно вигіднішими. Якщо розробка буде успішно масштабована, це стане потужним кроком до енергетичної незалежності та зменшення залежності від викопного палива.
За матеріалами: itc.ua