Поставлен новый рекорд эффективности солнечных батарей

Группа немецких физиков и инженеров сообщила о создании фотоэлемента с рекордно высокой эффективностью. КПД новой разработки составляет 44,7 процента, что на 0,3 процента выше показателя представленного в июне 2013 года фотоэлемента, созданного специалистами компании Sharp. Подробности приведены на официальном сайте Института солнечной энергии Общества Фраунгофера.

Экспериментальный фотоэлемент площадью всего в 5,2 квадратных миллиметра выдал ток в 192,1 миллиампера при напряжении до трех с половиной вольт. Измеренное немецкими специалистами значение КПД характеризует работу фотоэлемента при освещении концентрированным солнечным светом: их разработка (как, впрочем и все аналогичные устройства) обладает максимальной эффективностью при помещении в фокус вогнутого зеркала. Собрав в 297 раз больше света, чем падает на поверхность в обычных условиях и применив четырехуровневую схему фотоэлемента, КПД солнечных батарей удалось вывести на ранее недоступный уровень (плюс 0,3 процента к рекорду июня 2013 года и больше процента к показателю немецкой группы в мае, 43,6 процента).

Четырехуровневая схема означает сочетание в одном устройстве четырех полупроводниковых элементов, каждый из которых оптимизирован для поглощения квантов света с определенной энергией. Так как солнечный свет имеет достаточно широкий спектр, то применение всего одного полупроводникового перехода малоэффективно: фотоны с большей или меньшей энергией окажутся бесполезны. Наращивание числа полупроводниковых слоев, впрочем, тоже имеет свои недостатки, самым очевидным из которых является возрастание технологической сложности и стоимости устройства. В новой разработке немецких специалистов применены два перехода с максимумом эффективности в оптическом диапазоне и два рассчитанных на ближнее инфракрасное излучение.

Теоретически КПД солнечных батарей лимитирован как ограниченной чувствительностью полупроводниковых элементов к энергии квантов света, так и рядом других факторов. Идеальная батарея должна быть совершенно черной, не греться и иметь равное нулю электрическое сопротивление. Проведенные еще в 1980-х годах термодинамические расчеты показали, что одноэлементные солнечные батареи в принципе не могут иметь КПД выше 37 процентов, а сомнительная с точки зрения практической реализации 36-уровневая схема не сможет выбраться за отметку в 76 процентов. Кроме того, системы фокусировки света тоже неидеальны и одна лишь фокусирующая линза снижает теоретически возможный КПД со ста процентов до 89. В качестве альтернативы солнечным батареям можно использовать либо нагрев теплоносителя, который затем будет вращать турбину (такая схема, впрочем, тоже далека от стопроцентной эффективности), либо массив наноантенн. Наноантенны работают с инфракрасными и световыми волнами так же, как обычные антенны с радиоволной, то есть переводят колебания электромагнитного поля напрямую в электрический ток.

Обсудить
Наука и техника
 — 
00:02 29 марта 2017

Фарту масти

Как простые русские парни становятся легендами киберспорта
Дать стране ремня
Можно ли перевозить детей без автокресел
Повесть о настоящем эмбрионе
Экстракорпоральное оплодотворение — второй шанс или бизнес на простодушии
Владимир ПутинЛокальное потепление
На Арктическом форуме лед таял даже между Россией и США
Вычищают до блеска
Путин проинспектировал уборку Арктики
Томми Эммануэль«Мысли о славе не дают свободно дышать»
Томми Эммануэль о бизнесе счастья, гитарах и пропаганде
Глубины глубинки
Редкие картины русского авангарда на выставке «До востребования. Часть II»
«Меня не напугать сильной, умной женщиной»
Режиссер «Большой маленькой лжи» Жан-Марк Валле о работе с Кидман и Уизерспун
Колумбийский огонь
Тайные желания Шакиры, страховой полис Depeche Mode и другие новости мира музыки
Доноры вдохновения
Самые популярные снимки Instagram за март
Модель старой закалки
Чем занимаются известные манекенщицы после 40 лет
Бодипозитивный обман
В чем нечестны с собой и окружающими «пышные и счастливые» женщины
Спортзал для двоих
Лондонская пара прославилась в сети как самая тренированная в мире
Тест-драйв быстрейшего «Мерседеса» без крыши
Первый тест родстера Mercedes-AMG GT C, в котором крыша вообще не главное
Необычные многоэтажные автобусы
Самые удивительные двух- (и более) этажные автобусы
Супергрузовики. Часть вторая
7 грузовиков с безграничными возможностями
Лучшие машины для подростков. Американских
Американцы назвали идеальные автомобили для молодых водителей
Талант расправил плечи
Лучшие архитектурные проекты 2017 года: от города в пустыне до термальных ванн
Адская машина
Ученые и урбанисты придумали, что делать с заполонившими города автомобилями
«Если у тебя нет любовника, квартире взяться неоткуда»
Исповедь россиянки, ставшей ипотечницей в 20 лет
Тариф «Хватит»
За услуги ЖКХ можно платить в разы меньше