Розрив бар’єру Шоклі-Квайсера за допомогою кріогенних кремнієвих сонячних елементів
Революція у сонячних технологіях: перевищення бар’єру Шоклі-Куіссера
Сучасна наука знову дивує нас вражаючими відкриттями, цього разу у сфері сонячної енергетики. Дослідники з університетів Тайчжоу та Делавер зуміли перевершити давній бар’єр ефективності Шоклі-Куіссера для одношарових пристроїв, створивши першу експериментальну сонячну панель, яка досягла надзвичайної ефективності.
Нові горизонти ефективності монокристалічного кремнію
Використовуючи n-типові монокристалічні кремнієві елементи, дослідники досягли ефективності перетворення енергії у 50-60%, працюючи при кріогенних температурах 30-50 К. Це майже вдвічі перевищує найкращий рекорд ефективності при кімнатній температурі. Важливо відзначити, що традиційні уявлення про зниження продуктивності фотогальваніки при низьких температурах були спростовані, і це відкрило нові можливості для розвитку цієї галузі.
Інновації та технологічні прориви
Одним з ключових досягнень є управління гарячими носіями при низьких температурах. Лазери, налаштовані трохи вище межі смуги, генерують рухомі фотонесучі, що уникатимуть швидкого охолодження. Це дозволяє ефективно використовувати ударну іонізацію при температурі нижче 50 К. Як результат, фотони з довжиною хвилі біля 980 нм можуть створювати кілька екситонів, а зовнішня квантова ефективність перевищує 140%.
Інновації в розмірах і застосування
Мікротонкі комірки з товщиною менше 3 мікрон були оптимізовані для забезпечення балансу між глибиною проникнення та абсорбції. Їх продуктивність залишається стабільною при світлових інтенсивностях від 0,01 до 1 сонця, що створює потенціал для використання в різних умовах, від місячних кратерів до зоряних зондів у глибокому космосі.
Майбутнє сонячної енергетики: від Місяця до космосу
Ця технологія має великий потенціал для різних застосувань. Вона може живити місяцеходи у постійно затінених кратерах, або обеспечувати електроенергією сверхпроводні електронні пристрої при екстремально низьких температурах. Дослідницька група вже масштабує до комірок площею 4 см² для екологічного тестування з термічним циклом та протонною радіацією, зокрема для NASA Commercial Lunar Payload Services.
Ці новаторські досягнення відкривають нову главу в історії альтернативної енергетики, прокладаючи шлях до більш екологічних і ефективних технологій майбутнього.
