Дослідники з Інституту фотонних наук (ICFO) розробили новий підхід до проєктування сонячних панелей, який здатен суттєво збільшити їхню енергоефективність. Якщо традиційні наукові роботи зазвичай концентруються на зменшенні втрат сонячної енергії через нагрівання, то фахівці ICFO взялися за інший обмежувальний фактор — втрати Больцмана, тобто енергію, яку панелі випромінюють назад у вигляді світла.
Сонячні батареї складаються з напівпровідникових матеріалів, які вивільняють електрони під дією сонячних променів, генеруючи електричний струм. Проте частина енергії перетворюється на тепло або повторно випромінюється. Досі боротися з тепловими втратами вченим вдавалося легше, тоді як світловий компонент залишався складнішим завданням через невідповідність між вузьким кутом поглинання сонячного світла та ширшими конусами випромінювання панелей.
У своєму дослідженні, опублікованому в журналі Energy & Environmental Science, науковці використали органічний сонячний елемент. Замінивши передній електрод з оксиду індію-олова на тонкий срібний та перетворивши елемент на оптичний резонатор, вони досягли ефекту, за якого панель пропускає світло, але випромінює його менше під широкими кутами. Це підвищило ефективність елемента приблизно на 0,85%.
Головне значення експерименту полягає в доведенні того, що ефективність можна виштовхнути за межі нинішньої теоретичної межі Шокли-Квайссера, яка становить 33,16%. Новий метод теоретично здатний наблизити показники ефективності сонячних елементів до приблизно 43%, тоді як звичайні побутові панелі сьогодні демонструють від 20 до 23%.
«Якщо конус випромінювання вдасться звузити так, щоб він ближче відповідав конусу поглинання вхідного сонячного світла, що саме і демонструє наша робота експериментально, сонячні елементи принципово зможуть наблизитися до ефективності близько 43 відсотків», — зазначив перший автор дослідження доктор Франсіско Бернал Текса у пресрелізі ICFO.
Розробка не означає появу нових панелей у магазинах найближчим часом, проте закладений у її основу принцип у майбутньому має застосовуватися до найрізноманітніших фотоелектричних комірок. Це особливо актуально на тлі популяризації балконних сонячних панелей. Крім того, галузь має й інші досягнення: у липні китайська компанія LONGi представила сонячну комірку з ефективністю 35,5%, заявивши про потенційну здатність своєї технології також досягати 43%.
Джерела: engadget.com
