Полупрозрачные солнечные панели на основе вольфрама

06.09.2024

Современные технологии солнечной энергетики постоянно развиваются, и ученые ищут пути повышения эффективности и доступности солнечных панелей. Традиционные кремниевые панели уже доказали свою эффективность, но исследователи не останавливаются на достигнутом, стремясь найти более гибкие, экономичные и эстетически привлекательные решения. Одним из таких прорывов стало создание полупрозрачных солнечных панелей на основе вольфрама. Эксперты из Стэнфордского университета в сотрудничестве с бельгийским исследовательским центром Imec разработали новую технологию, которая позволяет массово производить такие панели, обходясь без использования кремния.

Исследователи сделали ставку на дыхалькогенидные переходные металлы (TMD), которые обладают высоким коэффициентом поглощения солнечного света. Эти материалы имеют двумерную структуру, гибки и могут быть нанесены на различные поверхности, включая стекла, что делает их идеальными кандидатами для создания полупрозрачных солнечных элементов. Однако сложность производства TMD ранее ограничивала их применение.

В ходе исследования была разработана инновационная технология, позволяющая масштабировать производство пленок из вольфрама диселенида (WSe2). Эти пленки, толщиной всего 30 нанометров, наносятся на пластины толщиной 150 миллиметров. В процессе производства используются два подхода к селенизации: с использованием твердого источника селена (SS-Se) и селенида водорода (H2Se). Первый метод требует нагрева до 900 градусов Цельсия, в то время как второй - до 650 градусов. Несмотря на различия в температурных режимах, оба подхода обеспечивают получение пленок WSe2 с шириной запрещенной зоны от 1,2 до 1,3 эВ, что делает их оптимальными для использования в солнечных элементах.

Одним из ключевых достижений стало увеличение времени жизни носителей заряда материала до 144 наносекунд, что в 14 раз больше, чем в ранее производимых аналогах. Это существенно повышает эффективность преобразования энергии, которая может достигать 22,3%, что сопоставимо с коммерческими солнечными панелями на основе кремния.

Полупрозрачные солнечные панели на основе WSe2 могут найти широкое применение в архитектуре, где их можно использовать для остекления окон, что позволит зданиям генерировать электроэнергию, сохраняя при этом светопроницаемость. Гибкость этих материалов открывает возможности для интеграции солнечных элементов в одежду, автомобили и даже портативные устройства, создавая новую эру в использовании солнечной энергии.

Процесс производства таких панелей не только относительно прост, но и экономически выгоден. Это делает технологию доступной для массового применения и сулит значительное снижение стоимости солнечной энергии. Высокая эффективность при малом весе (до 64 Вт на грамм в упакованной ячейке) делает эти панели привлекательными для использования в наноэлектронике и других инновационных областях.

Новая технология производства полупрозрачных солнечных панелей на основе вольфрама открывает широкие перспективы для солнечной энергетики. Высокая эффективность, гибкость и экономическая доступность таких панелей могут значительно изменить подход к использованию возобновляемых источников энергии, делая солнечные технологии более интегрированными в повседневную жизнь.

<< Назад: Дружба детей из разных социальных слоев помогает снизить уровень бедности 06.09.2024

>> Вперед: Искусственный интеллект услышит болезни людей 05.09.2024

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Новый взляд на магнитное поле Земли 31.10.2025

Магнитное поле Земли долгое время считалось относительно стабильной структурой с предсказуемой полярностью. Однако последние исследования японских ученых показывают, что электрическая организация магнитосферы гораздо сложнее и динамичнее, чем предполагалось ранее. Команда исследователей из Киотского, Нагояского и Кюсюского университетов обнаружила, что заряженные области магнитосферы обладают противоположной полярностью по сравнению с традиционными представлениями. Так, утренняя сторона магнитного щита имеет отрицательный заряд, тогда как вечерняя - положительный, вопреки прежним теориям. Юсуке Эбихара из Киотского университета отмечает, что "электрическая сила и распределение зарядов являются следствием, а не причиной движения плазмы". Исследователи пришли к этим выводам с помощью масштабного магнитогидродинамического моделирования, имитирующего взаимодействие солнечного ветра с геомагнитным полем Земли. Моделирование позволило в деталях проследить, как потоки плазмы формируют э ...>>

Влияние белка PF4 на старение крови 31.10.2025

С возрастом наш организм претерпевает множество изменений, в том числе на уровне крови и иммунной системы. Недавние исследования показали, что ключевым фактором этих изменений может быть белок PF4, или platelet factor 4, который играет важную роль в регуляции стволовых клеток костного мозга. Американские ученые из Университета Иллинойса в Чикаго обнаружили, что с возрастом уровень PF4 значительно снижается. Это ослабление контроля над кроветворными стволовыми клетками приводит к нарушению их работы и повышает вероятность развития воспалительных процессов, онкологических заболеваний крови и сердечно-сосудистых проблем. В молодом организме PF4 выполняет функцию "регулятора роста": он контролирует распределение и деление кроветворных стволовых клеток, не позволяя им чрезмерно размножаться. С возрастом эта система контроля ослабевает, клетки начинают делиться чаще, накапливают генетические мутации и постепенно теряют способность создавать полноценные лимфоциты, что ослабляет иммуните ...>>

Музыка юности остается с нами навсегда 30.10.2025

Музыка сопровождает человека всю жизнь, но некоторые мелодии и песни оставляют особенно глубокий след в памяти. Ученые давно замечали, что композиции из подросткового возраста вызывают сильные эмоции даже спустя десятилетия, и недавно международная команда исследователей под руководством Университета Ювяскюля (Финляндия) подтвердила этот эффект научно. В исследовании приняли участие около 2000 человек из 84 стран. Ученые выявили явление, которое они назвали "пиком воспоминаний": эмоциональная привязка к музыке достигает максимума примерно в 17 лет. Именно песни этого периода чаще всего остаются значимыми и вызывают яркие эмоции долгие годы спустя. Интересно, что у мужчин и женщин наблюдаются разные временные рамки этого пика. У мужчин он приходится примерно на 16 лет, тогда как у женщин - на 19. Исследователи объясняют это различие особенностями формирования музыкальной идентичности: юноши чаще ищут самостоятельность и бунт, а девушки связывают музыку с личными отношениями и пере ...>>

Сплав Cr-Mo-Si с уникальными свойствами 30.10.2025

Разработка материалов, способных работать в экстремальных условиях, остается одной из ключевых задач современной инженерии. Особенно это важно для авиации и энергетики, где повышение термостойкости компонентов напрямую влияет на эффективность и надежность оборудования. Международная группа исследователей объявила о создании нового металлического сплава, обладающего уникальным сочетанием свойств: высокой термостойкостью, устойчивостью к коррозии и сохранением пластичности даже при комнатной температуре. Новый сплав содержит хром, молибден и всего 3 атомных процента кремния. Именно кремний способствует формированию плотного слоя оксида хрома на поверхности металла, который действует как невидимый барьер против кислорода и азота при высоких температурах. В отличие от предыдущих сплавов, этот защитный слой формируется без хрупких силицидов, которые обычно снижали пластичность и делали материалы склонными к трещинам. По словам профессора Мартина Гайльмайера из Института технологий Кар ...>>

Открыт лед, замерзающий при комнатной температуре 29.10.2025

Изучение воды продолжает приносить удивительные открытия: несмотря на то, что эта жидкость кажется хорошо известной, она способна проявлять необычные свойства в экстремальных условиях. Международная команда ученых недавно обнаружила новый вид льда, который формируется при комнатной температуре, если вода подвергается сильному давлению. Это открытие не только расширяет наши знания о воде, но и помогает лучше понять процессы в недрах планет и их спутников. Исследователи из Корейского института стандартов и науки совместно с европейскими коллегами, работающими на рентгеновском лазере на свободных электронах (XFEL) в Германии, провели серию экспериментов с водой в динамической ячейке с алмазными наковальнями. Давление изменялось от 0,001 гигапаскаля до 120 гигапаскалей в секунду - в миллионы раз выше атмосферного, при этом температура поддерживалась около 25 °C, близкой к комнатной. В течение сотен циклов ученые наблюдали, как вода многократно замерзает и тает, фиксируя каждый этап с ис ...>>

Случайная новость из Архива Превращение углекислого газа в метанол с помощью света и меди 27.03.2024 В современном мире, где вопросы экологии и энергетической безопасности становятся все более актуальными, поиск новых способов получения энергии и снижения углеродных выбросов становится приоритетной задачей для многих ученых. В этом контексте, исследование возможности превращения углекислого газа в полезное и экологически чистое топливо с использованием солнечного света и меди представляет собой важный шаг в разработке устойчивых энергетических решений. Международная группа ученых представила новый метод превращения углекислого газа в метанол при помощи солнечного света и катализатора на основе меди. Этот метод открывает перспективы для создания экологически чистого топлива из вредных выбросов, тем самым содействуя уменьшению углеродного следа и борьбе с изменением климата. Для проведения исследования, специалисты разработали новый материал, состоящий из атомов меди, нанесенных на нанокристаллический нитрид углерода. Этот материал, подвергнутый солнечному излучению, способен превращать углекислый газ в метанол. В ходе экспериментов было обнаружено, что даже без примеси меди нанокристаллическая форма нитрида углерода в 44 раза эффективнее стандартных катализаторов. Добавление даже небольшого количества меди значительно увеличило эффективность процесса. Это открытие открывает новые перспективы в области энергетики и экологии. Возможность превращения углекислого газа, основного компонента парниковых газов, в полезное топливо, позволяет рассматривать его не как отход, а как ресурс. Метанол, получаемый в результате этого процесса, может быть использован в различных отраслях, включая автомобильную промышленность, производство энергии и химическую промышленность. Имеется большой потенциал использования солнечной энергии и катализаторов на основе меди для превращения углекислого газа в полезное топливо. Это открытие имеет существенное значение для разработки устойчивых и экологически чистых методов производства энергии, что может способствовать борьбе с изменением климата и улучшению экологической ситуации на планете.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025