Черный кремний для эффективных солнечных панелей

20.10.2012

Солнечные панели преобразуют в электричество только три четверти энергии солнечных лучей. Таким образом, к изначально невысокому КПД добавляется еще и потеря всей инфракрасной части спектра, что является недопустимым расточительством. Ученые из Института Фраунгофера разработали новый материал для солнечных ячеек, который улавливает и инфракрасный свет.

Материал под названием черный кремний очень перспективен, и недавно немецким ученым удалось удвоить эффективность солнечных ячеек на его основе.

Из-за того, что четверть энергии солнечных лучей солнечные панели попросту не могут превратить в электричество, не только теряется энергия, но и происходит нагрев солнечных панелей, что снижает их срок службы и еще больше уменьшает КПД. Одним из способов преодоления этой проблемы является использование черного кремния, материала, который поглощает почти весь солнечный свет, в том числе инфракрасное излучение, и преобразует его в электричество.

Черный кремний получают путем облучения стандартного кремния фемтосекундными лазерными импульсами в газовой среде, содержащей серу. В ходе данного процесса атомы серы присоединяются к атомной решетке кремния. В обычном кремнии инфракрасному свету не хватает энергии для возбуждения электронов и преобразования их в электричество. Это как высокая стена, которую нельзя преодолеет одним прыжком. Но благодаря включению атомов серы черный кремний образует своего рода промежуточные уровни, которые облегчают "перескакивание" электронов. Изменяя параметры лазерного импульса, ученые смогли изменить высоту промежуточных уровней и увеличить отдачу электронов до максимального уровня.

Первоначально разработчики планируют просто добавлять ячейки из черного кремния в обычные солнечные панели. Ячейки-тандемы из обычного и черного кремния будут всего на пару процентов эффективнее обычных, но зато таким образом можно модернизировать большое количество существующих солнечных панелей, что даст хороший прирост энергии.

В перспективе черный кремний можно будет использовать как основной материал для изготовления солнечных панелей, хотя для этого потребуется разработка специальных автоматических лазерных установок.

<< Назад: Создана генетическая схема 21.10.2012

>> Вперед: Во время сна мы вспоминаем 20.10.2012

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Гибкий алмаз вырабатывает электричество 15.09.2026

Алмаз традиционно воспринимается как исключительно твердый и практически неподвижный материал, поэтому возможность получать из него электричество при механической деформации долгое время казалась невероятной. В начале XX века алмаз относили к непьезоэлектрическим материалам, то есть считалось, что при сжатии или изгибе он, в отличие от кварца, не способен создавать электрический заряд. Однако исследователи из Университета Гонконга обнаружили, что при определенных условиях это представление требует пересмотра. Проблема заключалась прежде всего в физической природе самого минерала. Обычный алмаз настолько тверд, что заметно согнуть его практически невозможно. Поэтому специалисты использовали другой подход и изготовили из алмаза чрезвычайно тонкую гибкую мембрану. После механического воздействия на такую конструкцию измерительные приборы зарегистрировали устойчивые электрические сигналы. Эксперименты неоднократно повторяли и проводили в различных условиях, чтобы исключить случайное про ...>>

Найдена химическая причина возрастных изменений запаха кожи 14.09.2026

Запах человеческого тела меняется на протяжении всей жизни, и особенно заметные изменения могут происходить в пожилом возрасте. Речь идет не только о привычном запахе пота или особенностях гигиены: старение сопровождается целым комплексом биохимических процессов в коже, способных влиять на ее естественный запах. Ученые обнаружили одно из веществ, которое связывают с характерным ароматом, часто называемым "запахом старости". Исследователи установили, что важную роль в этом процессе играет 2-ноненаль - органическое соединение из группы ненасыщенных жирных альдегидов. Это вещество обладает характерным запахом, который нередко описывают как сочетание прогорклого масла и затхлого картона. Его количество в коже увеличивается по мере старения организма, поэтому концентрация 2-ноненаля рассматривается специалистами как одна из биохимических причин возрастного изменения запаха. По словам дерматологов, заметные изменения начинают становиться более вероятными после 40 лет. Доктор Сонал Чоуд ...>>

Случайная новость из Архива Созданы капли первичной материи Вселенной 19.12.2018 Команда физиков из Калифорнийского университета в Боулдере воссоздали капли первичной материи - кварк-глюонной плазмы. Это вещество наполняло Вселенную первые микросекунды после Большого взрыва, уверены ученые. Получить материю удалось с помощью коллайдера Брукхейвенской лаборатории. Исследователи сталкивали в нем протоны и нейтроны в различных сочетаниях, чтобы получить крупные атомные ядра. Ученые объясняют, что первичная материя ведет себя как сверхтекучая идеальная жидкость с нулевой вязкостью и другими аномальными свойствами. Результаты исследования помогут физикам-теоретикам лучше понять те процессы, которые происходили сразу после зарождения Вселенной и привели к появлению первых атомов.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026