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
Франческо ТоттиЗамыкая круг
Самые яркие моменты в карьере ушедшего из футбола Франческо Тотти
Тройной Жозе
Голы, странные пенальти, курьезы и травмы завершившейся Лиги Европы — видео
Начудил
Как Федор Чудинов потерпел второе кряду поражение в профессиональной карьере
У нас была ужасная эпоха
Канны-2017. Итоги: победа «Квадрата» Рубена Эстлунда и главные темы фестиваля
Страшно жить без воздуха
Канны-2017. День 11, последний: киллер с молотком и любовные страдания
Закрытая вечеринка
В Каннах завершился 70-й кинофестиваль
Откуда текут слезы
Канны-2017. День 10: подрывная эротика Озона и взрывная этика Акина
Хакер, который смог
Американец сбежал от произвола ФБР и стал самым успешным пиратом современности
Самоубийственные аресты
За борьбой с «группами смерти» может стоять конфликт в силовых структурах
Бей, души, убивай
Социальные сети не просто следят за нашими чувствами, они управляют ими
Привет, жестокий мир
Боль, отчаяние и мужество в объективах самых талантливых молодых фотографов
Не лайкай всуе
10 заповедей самой вредной для психики социальной сети в мире
«Живу как в кино»
История уроженки Брянска, переехавшей на Кипр
Гибче надо быть
Мобилити-трейнинг — модная тренировка для тех, кто не достает пальцами до пола
An antique shop owner naps on a chair outside his shop at a market in Beijing, China, Monday, Aug. 23, 2010. (AP Photo/Alexander F. Yuan)Сокровища за бесценок
Самые удивительные клады, которые нашли в купленном за копейки барахле
Паровые танки
Пять увлекательных попыток построить паровую технику для войны
Тест-драйв японского брата «Дастера»
Как Nissan Terrano стал еще ближе к Renault Duster
Лучшее автомобильное видео мая
Две «Тойоты» врезаются друг в друга, британский спорткар соревнуется с самолетом и многое другое
15 машин на реактивной тяге
90-летняя история автомобилей с двигателями от самолетов и ракет
От нашего стола
Российские интерьеры, сводящие иностранцев с ума
Зависли на хате
Украинцы придумали дом, который может обойтись без российского газа
Москва за нами
Какие квартиры можно купить в пределах МКАД по цене до трех миллионов рублей
Сносное настроение
Демонтаж жилых домов в Москве: что нужно знать
Вышка светит
Как выглядит частный особняк, побивший мировой рекорд этажности