Інноваційні сонячні батареї будуть запасати тепло

Нездатність використовуваних кремнієвих фотоcот витягувати енергію з усіх поступаючих на них фотонів змушує вчених шукати шляхи вдосконалення сонячних батарей. Зокрема, американськими фізиками був запропонований спосіб, при якому сонячна енергія перетворюється в теплову, і в такому вигляді накопичується в елементах.

Нездатність використовуваних кремнієвих фотоcот витягувати енергію з усіх поступаючих на них фотонів змушує вчених шукати шляхи вдосконалення сонячних батарей. Зокрема, американськими фізиками був запропонований спосіб, при якому сонячна енергія перетворюється в теплову, і в такому вигляді накопичується в елементах.

Нездатність використовуваних кремнієвих фотоcот витягувати енергію з усіх поступаючих на них фотонів змушує вчених шукати шляхи вдосконалення сонячних батарей. Зокрема, американськими фізиками був запропонований спосіб, при якому сонячна енергія перетворюється в теплову, і в такому вигляді накопичується в елементах.

Тепло, яке акумулюється протягом світлового дня в складових батареях, в процесі їх використання перетворюється в електричний струм. Поки ефективність даного виду батарей значно відстає від сонячних елементів звичних конструкцій, проте вчені вважають, що розробки в цьому напрямі незабаром дозволять досягти 20% ККД, які необхідні для комерційного успіху їх розробки.

Як повідомляє видання Nature Nanotechnology, у конструкції даних складових батарей передбачений особливий теплонакопичувач, в якому і зберігається запас тепла. Причому тепло накопичується під впливом світла незалежно від діапазону енергії фотонів, що вигідно відрізняє сонячні теплові батареї від стандартних сонячних.

У звичних сонячних батареях з усіх фотонів світла енергію витягувати не виходить. Фотони можуть вибивати електрони з кремнію тільки тоді, коли їх енергія розташовується всередині особливого діапазону енергій, званого забороненою зоною. Цими енергіями електрони не можуть володіти всередині кристалів напівпровідників, що знижує ККД сонячних батарей. І перевищити поріг в 33,7% поки не вдавалося нікому. Дана константа носить ім’я «межа Шоклі-Квайссера».

Однак співробітники Массачусетського технологічного інституту вирішили переступити цей рубіж, для чого створили складові батареї, які працюють зовсім за іншим принципом. Двухрівневість етапів роботи, на думку вчених, є тим можливим виходом з ситуації: спочатку світло накопичується у вигляді тепла, потім тепло перетворюється в електричний струм.

Однак розробку американських вчених не можна назвати новаторською в повному сенсі цього слова. Подібні напрацювання вже мали місце в наукових лабораторіях, однак їх ККД залишався вкрай низьким, не переступивши планки навіть у 1%. Вся справа в різкому зниженні ефективності системи при збільшенні температур. Вчені з Массачусетсу обійшли цю проблему, розробивши особливу конструкцію, до складу якої увійшли вуглецеві нанотрубки та одномірні фотонні кристали, що складаються із суміші кремнію та його оксиду.