Черный кремний расширяет спектр солнечных панелей
Фотоэлектрические панели, преобразующие энергию солнечного света в электричество все еще не столь действенны, как хотелось бы. Обстоятельств большое количество, и многие ученые трудятся над ответом ответственной задачи.
Простые солнечные элементы способны улавливать только три четверти спектра солнечного излучения. Инфракрасная составляющая до сих пор оставалась за гранью их возможностей. Исследователи из института Фраунгофера нашли метод увеличить рабочий спектр солнечных панелей.
Они предлагают применять для этих целей так называемый тёмный кремний.
Тёмный кремний – лабораторная форма кремния. Ее приобретают посредством лазера. Простой серый кремний облучает лазерными импульсами в воздухе содержащей серу.
В следствии действия лазера сера внедряется в ядерную решетку и изменяется структура поверхности кремния.
Под микроскопом поверхность тёмного кремния напоминает фантастический пейзаж из остроконечных горных вершин. У склонов этих вершин огромная суммарная площадь поверхности, талантливая уловить фактически целый свет, падающий на пример. Это и обуславливает его черный цвет.
О потенциальной возможности тёмного кремния расширить долю сбора энергии было известно в далеком прошлом, приблизительно с 2000 года. Но на практике создать рабочий элемент пока не получалось. Обстоятельство – в изюминках физических процессов преобразования энергии фотонов в электрический ток.
Владеющий громадный энергией фотон возбуждает электроны, образующие электрический ток. В инфракрасном участке спектра энергия фотонов недостаточна для возбуждения электронов простых солнечных элементов. Электроны тёмного кремния возбуждаются от действия инфракрасного излучения, но наряду с этим, чем больше образуется активных электронов, тем больше из возвращается в исходное состояние.
Исследователем из института Фраунгофера удалось порвать замкнутый круг. «Мы добились этого, изменяя форму лазерного импульса применяемого для облучения кремния», — растолковывает врач Штефан Контерманн (Stefan Kontermann), начальник исследовательской группы «направляться для преобразования энергии».
Дабы растолковать, как трудится их изобретение, Контерманн сравнивает процесс получения электричества с подъемом вверх по горе. Преодолеть ее за один раз весьма тяжело. Но в случае если на горе имеется площадка для отдыха, то шансы на успех увеличиваются.
Атомы серы создают дополнительный энергетический уровень, что употребляется электронами.
«Мы применили лазерные импульсы для трансформации положение серы в решетке, дабы максимально расширить количество электронов, каковые смогут встать вверх, при сведении к минимуму числа тех, что смогут возвратиться вниз», — пояснил Контерманн.
Ученые модифицировали лазерные импульсы и изучили, как они воздействуют на особенности солнечных батарей и чёрного кремния из него. В будущем они сохраняют надежду отыскать ответ, разрешающее машинально подстраивать форму импульсов с целью достижения большой эффективности.
Исследователи удачно выстроили прототипы солнечных элементов из тёмного кремния. на данный момент они трудятся над разработкой несложного метода, что разрешил бы внедрить тёмный кремний в трудящиеся коммерческие проекты. «Мы сохраняем надежду, что сможем повысить эффективность коммерческих солнечных батарей на один процент, комбинируя их с тёмным кремнием», — заявил врач Контерманн.
Помимо этого, планируется выпуск на рынки лазерной совокупности, которую имели возможность применять производители солнечных панелей, для внедрения тёмного кремния в собственную продукцию в качестве стандартного материала.
По данным Fraunhofer
