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:

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 Высокоскоростная связь через розетку 19.02.2014 Компания "УАРТ", резидент Красноярского регионального инновационно-технологического бизнес-инкубатора (КРИТБИ), создала программно-аппаратный комплекс, позволяющий организовать высокоскоростную передачу данных по электрическим проводам, эта разработка поможет провести Интернет к удаленным населенным пунктам, сообщает пресс-служба КРИТБИ. В основе разработки лежит технология PLC (power line communications, коммуникации по силовым линиям), которая дает возможность использовать кабели электросетей для передачи данных. PLC-технология позволяет проводить Интернет по уже имеющимся электропроводам, что может быть экономически оправдано, если проведение Интернета другим способом невозможно, ограничено или предполагает более высокие затраты. "Беспроводные технологии 3G и 4G (LTE) развернуты не везде и не всегда их проведение экономически целесообразно для провайдера. Ведь самой затратной частью в подключении абонентов остается так называемая "последняя миля", когда идет физическое соединение оборудования провайдера с оборудованием клиента. Наше оборудование позволит провайдерам использовать электропровода и оптимизировать затраты на подключение пользователей", - отметил глава "УАРТ" Александр Бурлаков, который цитируется в сообщении. Программное обеспечение и оборудование компании "УАРТ" позволяет организовать четыре независимых сети для передачи данных по электропроводам с общей скоростью до 500 Мбит/c. В ближайшее время компания "УАРТ" планирует провести комплексное тестирование проекта, включающее анализ работы программного обеспечения и оборудования. В этом году компания займется поиском производственного партнера для изготовления печатных плат, а также подготовкой документации для запуска производства. Напомним, что в продаже уже около 15 лет есть решения для организации Ethernet-сетей по силовой электропроводке, и эти решения постоянно совершенствуются (недавно стали доступны коммерческие продукты для скорости более 500 Мбит/с), однако они предназначены, преимущественно, для использования внутри помещений (квартиры, офиса), а не на больших расстояниях между населенными пунктами.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025