Солнечные панели на квантовых точках: эффективнее на 30%

Ученые из Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NREL, США) продемонстрировали высокую эффективность солнечных панелей на квантовых точках.

Используя процесс под названием множественная генерация экситонов (MEG), исследователи создали солнечную панель, в которой каждый синий фотон поглощенного света может генерировать на 30% больше электричества, чем при использовании обычных технологий.

Новые солнечные ячейки в ближайшее время смогут превзойти все существующие коммерческие фотоэлектрические технологии. Новая ячейка демонстрирует высокую внешнюю квантовую эффективность (EQE) – более 100% для фотонов солнечного спектра. Надо отметить, что EQE – это не КПД, а соотношение пар дырка-электрон к числу фотонов, попадающих на солнечную панель. В свою очередь внутренняя эффективность - это соотношение числа упавших на панель фотонов и произведенных электронов.

До сих пор ни у одной фотоэлектрической ячейки EQE не приближался к 100%. Традиционные полупроводники производят только один электрон от каждого фотона, остальная энергия рассеивается в виде тепла. В то же время кристаллические нанометровые структуры, такие как квантовые точки, обходят это ограничение, в результате чего потери энергии уменьшаются, а выход электричества увеличивается. Благодаря микроскопическому размеру квантовые точки ограничивают движение электронов и не позволяют энергии рассеиваться, что дает возможность максимально утилизировать энергию фотонов.

Технология MEG эффективно использует большую часть энергии фотонов и демонстрирует значение EQE на уровне 114%. Это позволяет говорить о возможности создания полномасштабных солнечных панелей на квантовых точках, которые будут существенно мощнее аналогичных панелей на традиционных полупроводниках.

Пока КПД опытной ячейки невысок – всего 4,5%. Однако это всего лишь лабораторный образец, предназначенный для демонстрации эффекта MEG, а не выработки электроэнергии. Ученые полагают, что в будущем солнечные панели на квантовых точках значительно превзойдут традиционные по мощности и станут экологически чистым источником энергии нового поколения.