Прорив бар’єру Шоклі-Квейссера за допомогою кріогених сонячних елементів з кремнію

Революційна сонячна батарея: ефективність у кріогенних умовах

Передові технології в альтернативній енергетиці не перестають дивувати. Дослідники з університетів Тайчжоу та Делавер зробили справжній прорив, презентувавши першу сонячну батарею, яка перевищила відому межу ефективності Шоклі-Квейссера. Ось що це означає для майбутнього енергетики.

Вдвічі більше ефективності при екстремальних температурах

Н-типу монокристалічні кремнієві елементи, які розробили дослідники, досягли ефективності перетворення енергії від 50 до 60 відсотків при кріогенних температурах 30-50 К. Це майже вдвічі більше, ніж раніше досягнутий рекорд при стандартних кімнатних умовах. Дослідження показало, що низькі температури можуть бути плюсом, а не недоліком для сонячних батарей.

Технологічні нововведення: шлях до надпродуктивності

Щоб досягти таких результатів, науковці застосували інноваційні методи управління гарячими носіями в кріогенних умовах. Використання лазерів, налаштованих трохи вище за енергетичний зазор, генерує фотонесучі носії, здатні уникати швидкого охолодження. Це дозволяє ініціацію додаткових екситонів, підвищуючи зовнішню квантову ефективність понад 140 відсотків.

Майбутнє застосування: з Землі до космосу

Один з ключових аспектів нової технології – це стабільність продуктивності при різних інтенсивностях світла від 0.01 до 1 сонця. Це відкриває можливості для застосування у різноманітних умовах, включаючи підтримку rover’ів у затемнених кратерах Місяця або енергетичне забезпечення для надпровідникової електроніки в умовах глибокого космосу. Дослідницька група активно працює над масштабуванням цієї технології для тестування в екстремальних умовах, включаючи термічні цикли та протонну радіацію, зокрема для місій NASA.

Оптимізація та екологічна стійкість

Мікро-тонкі елементи нової сонячної батареї, товщиною менше 3 мікрон, були оптимізовані для максимального проникнення та поглинання сонячної енергії. Це мінімізує ефекти заморожування і дозволяє батареям залишатися ефективними навіть в умовах екстремально низьких температур.

Таким чином, новаторські досягнення дослідників можуть кардинально змінити підхід до використання фотогальванічних технологій не тільки на Землі, але й далеко за її межами. Незважаючи на всі складнощі, які можна уявити при роботі з кріогенними умовами, цей проект демонструє, що майбутнє енергетики – це більше, ніж просто відповідь на виклики, це можливість перетворити ці виклики на нові переваги.