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.

Наука и техника00:0311 января

Другой мир

Какой была бы Россия без большевиков и советской власти
Бойцы отряда YPG Покатились помидоры
В Сирии новая война: Турция убивает курдов при молчаливом согласии России
Красные и опасные
Китайские наемники воюют по всему миру. На родине про них снимают боевики
«Я ненавижу тупых людей»
Жестокая бойня в школе сделала двух садистов героями Америки
Иванка Трамп, Кристин Лагард и Ангела МеркельБабий бунт
Главное бизнес-событие мира захватили женщины. Они ждут Дональда Трампа
Майнишь небось
Ради биткоина люди потеют, задыхаются и собирают кирпичи
Залетная чайка
Казахи два года рисовали новые деньги. Теперь их засудят за кражу птиц
Свои ребята
Россия угробила советскую космонавтику. Кто виноват?
Другой мир
Какой была бы Россия без большевиков и советской власти
Придется подождать
От России после конца света до войны со зловещей сектой: главные игры 2018 года
Модели Jeep, про которые вы не знаете
Необычные, редкие и практически неизвестные машины марки Jeep
Песок, вода и медные трубы
Как прошла тяжелейшая гонка на планете: лучшие фотографии «Дакара–2018»
«Не покупайте электромобили!»
Глава Fiat Chrysler рассказал, каким будет кроссовер Ferrari
Снимите это немедленно!
Самые безвкусные примеры украшения автомобилей
Разврат какой-то
Сможете ли вы отличить порностудию от квартиры в Москве?
Копить надо было
В России наступает ипотечная депрессия. Что делать?
«Никогда бы не подумала, что москвичи могут так жить»
Провинциалка искала в столице дешевую квартиру, а попала в кошмар наяву
Жители КапотниЧужой район
Москву окружат гетто для мигрантов