Один фотон впервые дал солнечной батарее два электрона

Александр Березин

Исследователи из Массачусетского технологического института (США) под руководством Дэниэла Конгрива (Daniel Congreve) заявили о том, что предел Шокли — Квайссера, ограничивающий КПД однополосной солнечной батареи 33,7%, может быть преодолён. Более того, учёным удалось произвести операцию, доказывающую принципиальное прохождение этого ограничения.

Иллюстрация Christine Daniloff / MIT.

В стандартном фотоэлементе один фотон входящего света в лучшем случае выбивает один электрон — и именно его солнечная батарея использует для создания тока. При помощи метода, опробованного массачусетскими исследователями, удалось заставить один фотон выбивать из материала солнечной батареи сразу два электрона. Как?

Для этого применялся фотоэлемент на органическом полупроводнике пентацене. Теоретическая способность этого вещества получать от одного фотона более одного электрона известна давно. Однако до сих пор никому не удавалось воплотить её на практике не в независимом образце пентацена, а в нём же, но в работающем фотоэлементе.

Разработчики нового экспериментального фотоэлемента (слева направо): Дэниэл Конгрив, Николас Томпсон и Цзи Е Ли (фото Krista Van Guilder).

Напомним: сегодня, если у фотона энергия выше, чем нужно, чтобы выбить один электрон в солнечной батарее, её «избыток» теряется в виде тепла, снижающего КПД фотоэлемента. И если исследователи добьются переноса своего пентаценового эффекта на наиболее распространённые солнечные батареи (на основе кристаллического кремния), то эффективность последних может взлететь с нынешнего максимума в 24% (да и его пока удаётся достичь лишь в лаборатории) до более чем 30%, причём в повседневной практике.

И тогда мы все с удовольствием заговорим о фундаментальном сдвиге в солнечной энергетике, выводящем её на принципиально иной уровень стоимости генерируемого электричества.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Science 19 апреля 2013 года.

Подготовлено по материалам MIT News.

Вернуться назад