Актуальность альтернативных источников с каждым днем только растет, в особенности ввиду постоянного повышения цен на углеводороды, а также неутешительные новости о том, что в ближайшее время их ресурсы могут и вовсе источиться. О последнем «Биржевой лидер» писал в статье «Ученые узнали когда закончится нефть в России».
Солнечные батареи в силе пробразовать три четверти энергии, которую содержит солнечный спектр, в электричество, однако инфракрасный спектр полностью теряется. Ученые задумались как это исправить и, кажется, нашли выход – черные кремниевые солнечные батареи созданы специально для поглощения этой части спектра. Таким образом, удалось удвоить их эффективность.
Солнце – кремниевые батареи – электричество…
Солнечное светило сверкает на небе, а солнечные батареи на крышах преобразуют энергию полученных лучей в электричество. При этом примерно четвертая часть солнечного спектра состоит из инфракрасного излучения, который, увы, никак не используется в приобразовании энергии стандартными солнечными батареями, данное излучение попросту теряется. Одним из вариантов решения проблемы является использование черного кремния, ведь этот материал практически полностью поглощает солнечный свет, не исключая инфракрасные волны, преобразуя их в конечном итоге в электричество. Любопытно, откуда берется это вещество? Как рассказал доктор Стефан Контерман, руководитель исследовательской группы „Наноматериалы для преобразования энергии» из института во Франкуфурте, атомы серы внедряются в кремниевую решетку под воздействием структурированной поверхности, благодаря этому материал в результате выходит черным.
Оборудовав солнечные батареи черным кремнием, эффективность первых значительно возрастет, поскольку будет использован полный солнечный спектр, однако и на этом ученые не стали останавливаться.
Контерман поведал, что благодаря облучению кремния лазером, была получена иная форма вещества, что позволило решить самую главную проблему черного кремния - в стандартном кремнии инфракрасному свету не хватает энергии для стимуляции электронов в группы проводимости для дальнешйго преобразования их в электричество, тогда как сера, входящая в состав черного кремния, формирует некий промежуточный уровень. Ученый сравнивает этот процесс с воссхождением на стену: сперва термим полное фиаско из-за высоту стены, но во второй раз мы преодолеваем в два шага, используя промежуточный уровень. В случае с кремнием и серой промежуточный уровень не только сопутствует преодолению стены электронами, но и действует в обратном направлении – из группы проводимости электроны электроны перепрыгивают промежуточный уровень и в направлении назад, но не вперед, благодаря чему электричество теряется. Изменив импульс лазером, атомы серы внедряются в атомную решетку, при этом ученые научились изменять позиции атомов в ней, меняя высоту их уровней, то есть энергетический уровень.
Получается, как объяснил Контерман, лазерный импульс испульзуется для изменения внедрения серы, которая, в свою очередь, увеличивает количество электронов, способных подняться вверх, а также минимизировать количество тех, которые могут вернуться.
Первые образцы кремниевых батарей
Опытные образцы нового вида солнечных батарей из черного кремния уже успешно созданы учеными, теперь дело за малым – объединить их с существующей коммерческой технологией переработки солнечной энергии.
Ученые возлагают надежды на то, что им удастся добиться повышения эффективности солнечных батарей с нынешних семнадцати, как минимум, на один процент благодаря комбинации с черным кремнием. Предполагается, что у обычной стандартной батерии будет удалена задняя часть и внедрен черный кремний. Таким образом, батарея будет содержать в себе два вида. Ученые также рассчитывают продать лазерную систему, которая может быть использована производителями для наращивания производства, изготавливая черный кремний самостоятельно, внедряя его без чьего-либо участия в солнечные батареи.
Инвесторам: производители смогут сами внедрять черный кремний в батареи
Исследователи уже успешно создали опытные образцы солнечных батарей из черного кремния, и следующим шагом они должны попытаться объединить их с коммерческой технологией. „Мы надеемся увеличить эффективность реализуемых солнечных батарей, которая в настоящее время достигает примерно семнадцати процентов, на один процент, комбинируя их с черным кремнием“, сказал Контерман. У обычной солнечной батареи исследователи просто удалят заднюю часть и внедрят черный кремний, создав батарею, которая будет содержать оба вида кремния. Также ученые намерены продать лазерную систему, которую производители солнечных батарей смогут использовать для роста производства, самостоятельно изготавливая черный кремний и внедряя его в солнечные батареи.
