Физики из Германии сумели разработать новый способ более эффективного получения энергии с помощью солнечных батарей, передает портал Качественный Казахстан.

Физики из Университета Падерборна (Германия) использовали сложное компьютерное моделирование для разработки новой конструкции значительно более эффективных солнечных батарей, чем те, которые были доступны ранее. Тонкий слой органического материала, известный как тетрацен, отвечает за повышение эффективности.

«Годовая энергия солнечной радиации на Земле составляет более одного триллиона киловатт-часов, превышая мировой спрос на энергию более чем в 5000 раз. Таким образом, фотовольтаика, т.е. производство электроэнергии из солнечного света, предлагает большой и все еще в значительной степени неиспользованный потенциал для обеспечения чистой и возобновляемой энергией. Кремниевые солнечные элементы, используемые для этой цели, в настоящее время доминируют на рынке, но имеют пределы эффективности», — объясняет профессор доктор Вольф Геро Шмидт, физик и декан факультета естественных наук Университета Падерборна. 

Одна из причин этого заключается в том, что часть энергии коротковолнового излучения преобразуется не в электричество, а в нежелательное тепло.

Шмидт поясняет: «Для повышения эффективности кремниевый солнечный элемент может быть снабжен органическим слоем, например, из полупроводникового тетрацена. Коротковолновый свет поглощается в этом слое и преобразуется в высокоэнергетические электронные возбуждения, так называемые экситоны. Эти экситоны распадаются в тетрацене на два низкоэнергетических возбуждения. Если эти возбуждения могут быть успешно переданы кремниевому солнечному элементу, они могут быть эффективно преобразованы в электричество и увеличить общий выход полезной энергии».

Перенос тетрацена в кремний исследуется командой Шмидта с помощью сложных компьютерных симуляций в Падерборнском центре параллельных вычислений (PC2), университетском высокопроизводительном вычислительном центре. В совместном исследовании с доктором Марвином Кренцем и профессором доктором Уве Герстманном из Университета Падерборна ученые показали, что специальные дефекты в виде ненасыщенных химических связей на границе раздела между пленкой тетрацена и солнечным элементом резко ускоряют перенос экситона.

Источник: Phys