Найефективніші у світі сонячні панелі на квантових точках — крихітних нанокристалах — вперше перетворили 18,1 відсотка отриманої сонячної енергії на електроенергію.. Попередній рекорд ефективності, який тримався майже чотири роки, складав 16,6 відсотка. Відкриття наближає сонячні панелі на квантових точках до ефективності традиційних кремнієвих, розповідає New Atlas. Стаття науковців опублікована у Nature Energy.
Приклад сонячної панелі на квантових точках, яку раніше розробили в MIT. Chia-Hao Chuang
👋 Слідкуйте за наукою разом з нами — підписуйтеся на наш телеграм та інстаграм, буде цікаво!
Навіщо використовувати сонячні панелі на квантових точках?
Сьогодні найбільш ефективними сонячними панелями є ті, що на основі кремнію — рекорд становить 47,6 відсотка переробленої сонячної енергії на електрику. Утім, паралельно у світі триває розробка сонячних панелей на основі квантових точок — кристалів розміром у кілька нанометрів, властивості яких визначають квантові ефекти. Завдяки цьому у квантових точках можна налаштувати властивості поглинання сонячного світла так, що вони навіть ефективніше за кремній перетворюватимуть його на електроенергію. Крім того, тоді сонячні панелі стали б легшими у виробництві, а також тоншими й гнучкішими, що полегшило б експлуатацію.
Але основною складністю на шляху до цього лишається велика кількість дефектів при виготовленні панелей з квантових точок із нетоксичних органічних матеріалів, а також їхня низька стійкість до погодних умов. Зробити крок вперед у підвищенні ефективності сонячних панелей на квантових точках вдалося вченим Ульсанського національного інституту науки й технологій Південної Кореї.
Як підвищили ефективність?
У своїй роботі вченим вдалося обійти одне з основних обмежень у виробництві сонячних панелей на квантових точках — вони змогли нанести їх на мінімальній відстані одна від одної, уникнувши дефектів. Для цього квантові точки вкрили молекулами не використовуваного раніше йодиду амонію: завдяки йому квантові точки зберігали свій розмір і положення, а також змогли ефективніше обмінюватися електронами й краще поглинати сонячне світло на потрібних довжинах хвиль.
Квантові точки при цьому виготовили з органічного перовскіту без вмісту токсичних металів. Експерименти показали, що новий метод дозволив квантовим точкам не лише зберігати ефективність протягом 50 днів, а й працювати за температури у 80 градусів Цельсія та пережити два роки зберігання. Й нехай ефективність у 18,1 відсотка ще не дорівнює ефективності кремнієвих сонячних панелей, дослідження, як сподіваються вчені, прискорить розробку квантових точок для сонячної енергетики.
- Минулого року за відкриття й синтез квантових точок присудили Нобелівську премію з хімії. Її розділили троє вчених.