Американские учёные совершили революцию в энергетике

«Это настоящий концептуальный прорыв! — подчеркивает Ник Мелош, глава исследовательской группы. — Это новый процесс преобразования энергии, а не просто новый материал или несколько иная настройка. Это принципиально отличается от привычных способов сбора энергетического урожая».

Материалы, необходимые для изготовления соответствующего устройства, дёшевы и легкодоступны. Новая работа дает солнечной энергетике все шансы стать по-настоящему серьёзным конкурентом.

В большинстве фотогальванических элементов в качестве полупроводникового материала для преобразования энергии фотонов света в электричество используется кремний. Но ячейки поглощают только часть светового спектра, остальное же идёт на генерацию тепла. Это приводит к потере более чем половины первоначальной солнечной энергии, достигающей ячейки.

С другой стороны, высокие температуры, необходимые для систем тепловой конверсии, приводят к резкому снижению эффективности солнечных фотоэлементов. До сих пор никому не удавалось придумать способ объединить тепловые и солнечные технологии преобразования энергии.

Группа Ника Мелоша выяснила, что для решения проблемы надо покрыть часть полупроводникового материала тонким слоем цезия. «Мы продемонстрировали новый физический процесс, который не основан на стандартных фотоэлектрических механизмах, но даёт реакцию фотоэлектрического типа при очень высоких температурах, — объясняет учёный. — По сути, при таких температурах он работает лучше. Чем выше, тем лучше».

В то время как большинство кремниевых солнечных элементов становятся инертными при 100 С, устройство на основе PETE достигает максимальной эффективности при температуре выше 200 С. В качестве полупроводника предлагается использовать арсенид галлия, который способен выдерживать такую температуру. КПД устройства при этом условии достигает 50—60%. Изучаются и другие материалы.

Поскольку новинка лучше работает при температурах, значительно превышающих те, которые достигаются на обычных крышах, устройства лучше использовать в концентраторах солнечной энергии, таких как нагревающиеся до 800 С параболические «тарелки», которыми комплектуются крупные солнечные фермы. Обычно механизм тепловой конверсии является частью их конструкции, что сводит к минимуму затраты на внедрение PETE. «Сначала свет обрушится на наши устройства, а неусвоенным теплом займутся уже существующие системы», — подчёркивает Мелош.

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Materials, сообщает Компьюлента.