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 техника00:0317 сентября
Перед парадом вермахта и Красной армии в Бресте

«Появилась бы "бандеровская Украина" под контролем Германии»

Зачем Сталин подружился с Гитлером и устроил парад Красной армии с вермахтом
01:4820 сентября
Наука и техника00:04Сегодня

Порошок уходи

Землю ждет вторжение инопланетян и уничтожение Солнца: обзор Destiny 2
Перед парадом вермахта и Красной армии в Бресте«Появилась бы "бандеровская Украина" под контролем Германии»
Зачем Сталин подружился с Гитлером и устроил парад Красной армии с вермахтом
Порошок уходи
Землю ждет вторжение инопланетян и уничтожение Солнца: обзор Destiny 2
Двигатели Blue OriginВеселые поминки
Россия шантажирует США ракетными двигателями и пугает Китаем
Нам виднее
Внеземная жизнь глазами простых землян
Классическая история
Душевные ролики про самые красивые спорткары XX века
Машины, которые не боятся столкновений
Забытые концепт-кары: ударопрочные «Фиаты»
Побег в будущее
Говорящие рули и электрические ретрокары: будущее по версии Jaguar Land Rover
Mazda CX-5 и Renault Koleos против VW Tiguan и Skoda Kodiaq
Четыре новых кроссовера. Один тест-драйв. Ну, вы поняли