Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Recommended Posts

Uczeni od dziesięcioleci teoretyzowali, że możliwe jest dwukrotne zwiększenie wydajności ogniw słonecznych o ile uda się wykorzystać tak zwane "gorące elektrony". Teraz naukowcy z jezuickiego Boston College eksperymentalnie dowiedli, że teoria jest prawdziwa.

Gdy światło słoneczne dociera do ogniwa, wynikiem jego oddziaływania jest pojawienie się wolnych elektronów o różnych stanach energetycznych. Pozyskanie z nich energii jest możliwe, gdy osiągną niskie zakresy pasma przewodnictwa. Problem w tym, że w międzyczasie te wysoko energetyczne "gorące" elektrony tracą większość energii. Tak na przykład dzieje się, gdy do ogniwa słonecznego zoptymalizowanego pod kątem pozyskiwania energii z pasma podczerwieni dociera foton o wyższym stanie energetycznym. Najpierw zamienia się on w "gorący elektron" i dopiero z niego pozyskiwana jest energia. Zanim się to jednak stanie, elektron sporo jej traci. Gdyby udało się przechwytywać energię z "gorących elektronów" zanim ją stracą, teoretyczna wydajność ogniw słonecznym mogłaby wzrosnąć nawet do 67%.

Zespół z Boston College wykorzystał niezwykle cienkie ogniwa słoneczne, których grubość nie przekraczała 30 nanometrów i opracował mechanizm, dzięki któremu energia z "gorących elektronów" jest przechwytywana zanim elektrony "ostygną".

Ich odkrycie będzie przydatne nie tylko w energetyce. "Gorące elektrony" powstają również w półprzewodnikach, a ich wysokie energie przyczyniają się do stopniowej degradacji urządzeń. Niewykluczone że teraz uda się w użyteczny sposób wykorzystać "gorące elektrony" tworzące się w urządzeniach elektronicznych.

Profesor Krzysztof Kempa, szef zespołu badawczego, stwierdził, że sukces odniesiono dzięki zminimalizowaniu środowiska, w którym pojawiają się elektrony, dzięki czemu ograniczono im szanse ucieczki. Kempa porównuje technologię opracowaną przez jego zespół do próby ogrzania basenu za pomocą filiżanki wrzącej wody. Po wlaniu wody do środka basenu, temperatura wody na jego brzegach nie zmieni się, gdyż ciepło zostanie w międzyczasie rozproszone. Jeśli jednak tę samą filiżankę wlejemy do kranu z lecącą wodą, jej temperatura natychmiast wzrośnie. Mniejsza powierzchnia uniemożliwi rozproszenie się ciepła.

Zmniejszyliśmy rozmiary ogniwa słonecznego czyniąc je cienkim. Dzięki temu gorące elektrony znalazły się bliżej powierzchni, gdzie łatwiej je wykorzystać. Trzeba je bowiem przechwycić w czasie krótszym niż pikosekunda - mówi Kempa. W skład jego zepołu wchodzili też Michael Naughton, Jakub Rybczynski i Zhifeng Ren.

Podczas przeprowadzonych eksperymentów ultracienkie ogniwo, które wykorzystywało 50-krotnie mniej pochłaniacza niż ogniwa tradycyjne, charakteryzowało się wydajnością rzędu 3%. Użycie doskonalszych materiałów i technologii powinno znacząco zwiększyć wydajność ogniw.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.
Note: Your post will require moderator approval before it will be visible.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Sign in to follow this  

×
×
  • Create New...