Перовскит улучшает эффективность кремниевой солнечной батареи

07.03.2020

Исследователи из Университета штата Колорадо (CU Boulder) создали дешевый солнечный элемент, обладающий одной из высочайших на сегодняшний день эффективностью преобразования энергии, применив комбинацию из слоев кремния и перовскита.

"Мы взяли продукт, отвечающий за отрасль, которая приносит 30 млрд долл. в год, и сделали его лучше на 30%", - заявил Майкл Макги (Michael McGehee), профессор кафедры химических и биологических технологий CU Boulder и соавтор статьи об этой разработке, опубликованной в журнале Science.

Ученые поместили слой перовскитного солнечного элемента поверх кремниевового аналога, захватывающего менее высокоэнергетичные фотоны из инфракрасной части спектра. Собственная эффективность кремниевого элемента составляла 21%, но добавление перовскита позволило улучшить ее примерно на треть - до 27%.

Концепция многопереходных или тандемных солнечных элементов известна уже около полувека, и мировой рекорд достигнутой с ее применением эффективности составляет более 45%. Однако стоимость таких рекордных панелей - 80 тысяч долларов за квадратный метр - делает перспективы их сколько-нибудь широкого применения нереалистичными.

Использование галоидного перовскита позволяет снизить себестоимость слоистой солнечной батареи более чем на два порядка. Уникальный состав перовскитного кристалла - точно выверенное соотношение брома, йода и хлора, обеспечивающее наилучшее сочетание эффективности и стабильности - стал итогом исследований, растянувшихся на все последнее десятилетие.

Подобные перовскиты легко синтезировать даже в лабораторных условиях. В испытаниях на протяжении 1000 часов или почти 42 дней, новые тандемные элементы показали минимальное изменение первоначальной эффективности.

Профессор Макги считает, что превышение максимальной эффективности кремниевой солнечной батареи не исчерпывает весь потенциал разработанных его группой широкополосных многослойных структур.

"Мы считаем, что они могут преодолеть рубеж эффективности в 30% и при этом сохранить стабильность", - говорит он.

<< Назад: Умный будильник EzLarm 08.03.2020

>> Вперед: Робот-спасатель для бассейнов 07.03.2020

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Впервые преоодолена передача ВИЧ от матери к ребенку 02.01.2026

Проблема вертикальной передачи ВИЧ - от матери к ребенку - остается одной из ключевых задач глобальной медицины. Недавний отчет Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) демонстрирует историческое достижение: Бразилия впервые в своей истории полностью преодолела этот путь передачи вируса. Страна стала 19-й в мире и первой с населением более 100 миллионов человек, которая достигла такого результата. Достижения Бразилии основаны на комплексных медицинских программах, обеспечивающих своевременный доступ к диагностике и терапии для всех слоев населения. ВОЗ официально подтвердило, что уровень передачи ВИЧ от матери к ребенку снизился до менее двух процентов. Более 95% беременных женщин в стране получают регулярный скрининг на ВИЧ и необходимое лечение в рамках стандартного ведения беременности. Изначально программа тестировалась в крупных муниципалитетах и штатах с населением более 100 тысяч человек, а затем была масштабирована на всю страну. Такой подход позволил унифицировать ста ...>>

Нанослой германия увеличивает эффективность солнечных батарей на треть 02.01.2026

Разработка высокоэффективных солнечных батарей остается одной из ключевых задач современной энергетики. Недавнее исследование южнокорейских ученых позволило повысить производительность тонкопленочных солнечных элементов почти на 30%, что открывает новые перспективы для возобновляемых источников энергии, гибкой электроники и сенсорных устройств. Команда исследователей сосредоточилась на элементах на основе моносульфида олова (SnS) - нетоксичного и доступного материала, который идеально подходит для гибких солнечных панелей. До настоящего времени эффективность SnS-устройств оставалась низкой из-за проблем на границе контакта с металлическим электродом. В этой области возникали структурные дефекты, диффузия элементов и электрические потери, что существенно ограничивало возможности таких батарей. "Этот интерфейс был главным барьером для достижения высокой производительности", - отмечает профессор Джейонг Хо из Национального университета Чоннам. Для решения этих проблем ученые предлож ...>>

Электростатическое решение для борьбы с льдом и инеем 01.01.2026

Борьба с льдом и инеем на транспортных средствах и критически важных поверхностях зимой остается сложной и затратной задачей. Ученые из Virginia Tech разработали инновационную технологию, способную разрушать лед и иней без использования тепла или химических реагентов, что открывает новые возможности для безопасной и экологичной зимней эксплуатации транспорта. Исследователи обнаружили, что лед и иней образуют кристаллическую решетку с так называемыми ионными дефектами - заряженными участками, способными перемещаться под воздействием электрического поля. Эти дефекты являются ключом к управлению прочностью льда и его удалением с поверхностей. Когда на замерзшую поверхность подается положительный электрический заряд, отрицательные ионные дефекты притягиваются к источнику поля. Это вызывает разрушение кристаллической решетки льда, в результате чего часть льда буквально "отскакивает" от поверхности. Такой эффект позволяет удалять лед без применения внешнего тепла или химических средств ...>>

Древний лед Антарктики 01.01.2026

Изучение древних ледниковых слоев - один из самых надежных способов понять, как формировался климат Земли и как он может изменяться в будущем. Недавнее открытие международной группы исследователей в Антарктике дает уникальную возможность заглянуть на миллионы лет назад и получить ценную информацию о атмосфере нашей планеты. В районе Аллан-Хиллс ученые пробурили керны древнего льда и обнаружили слои, возраст которых оценивается примерно в 6 миллионов лет. Это старейший лед, когда-либо найденный на Земле и датированный напрямую, что делает находку беспрецедентной в истории климатологии. Особое значение имеют крошечные пузырьки воздуха, запечатленные в ледяных кристаллах. Они служат настоящими "капсулами времени", сохраняя состав атмосферы прошлого. Анализ этих пузырьков позволяет восстановить климатические условия древней Земли, когда средние температуры были выше современных, а уровень океанов значительно выше нынешнего. Древние ледяные керны можно рассматривать как подробные х ...>>

Нано-уровень управления светом 31.12.2025

Современная нанофотоника стремится превратить свет в инструмент точного управления на микроскопическом уровне. Недавние исследования международной команды ученых открывают новые возможности в этой области, позволяя манипулировать светоматериальными волнами на наноуровне с беспрецедентной точностью. Такие достижения могут стать ключом к созданию сверхбыстрых коммуникационных систем и высокочувствительных сенсоров. В центре внимания исследователей оказались гиперболические фонон-поляритоны - особый тип волн, возникающих при взаимодействии света с колебаниями вещества. Эти волны способны концентрировать свет в пространственных масштабах, значительно меньших длины его волны, что позволяет создавать устройства с высокой плотностью интеграции и повышенной функциональностью. Работа велась совместно учеными из Шанхайского транспортного университета, Национального центра нанонауки и технологий Китая, а также коллегами из Испании. Они предложили двухэтапную схему возбуждения волн: сначала ...>>

Случайная новость из Архива Скирмионы увеличат емкость жесткого диска в 20 раз 25.08.2013 Ученые Гамбургского университета научились создавать и разрушать индивидуальные магнитные завихрения из атомов или так называемые скирмионы. Предполагается, что в будущем это может помочь увеличить плотность хранения данных в магнитных накопителях. Информация в жестком диске хранится на поверхности вращающейся магнитной пластины. Она записывается путем изменения ориентации магнитного поля отдельных участков материала, известных как домены. Группа доменов с одним направлением магнитного поля формирует один бит информации. Однако при уменьшении размеров доменов, что необходимо для дальнейшего повышения плотности, проявляется феномен суперпарамагнетизма - когда магнитное поле на участках поверхности пластины принимает то же направление, что и на соседних участках. Скирмионы лишены данного недостатка и сохраняют стабильность вне зависимости от того, какие свойства имеют соседние участки, рассказал Кристен Вон Бергман (Kristen von Bergmann), один из членов ученой группы. При этом диаметр скирмиона составляет 300 атомов, что в теории позволяет в 20 раз увеличить емкость магнитного накопителя по сравнению с современными решениями. Эксперимент был проведен на тонкой пленке из палладия, железа и иридия. Управление магнитными завихрениями выполнялось с помощью сканирующего туннельного микроскопа. Через головку микроскопа пропускался поток электронов с определенной спиновой ориентацией, который создавал или разрушал завихрение на пленке. Несмотря на прорыв, выпустить новую технологию на рынок в настоящий момент не представляется возможным. Дело в том, что управление скирмионами осуществлялось в лабораторных условиях при температуре 4,2 кельвина, то есть практически при температуре абсолютного нуля (-269 градусов по Цельсию). Кроме того, ученые смогли формировать или удалять не более четырех скирмионов в один момент времени и лишь в 60% случаях им удавалось это сделать, что неприемлемо для технологии, которую планируется использовать для хранения информации.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025