Сонячні панелі дадуть більше енергії завдяки особливим барвникам: що придумали вчені

Дослідники з Вюрцбурзького університету (Німеччина) розробили революційну систему, яка може підвищити в рази ефективність сонячних батарей за рахунок поглинання світла у всьому видимому діапазоні. Подробиці повідомило видання TechSpot.

Традиційні сонячні елементи на основі кремнію можуть поглинати світло у всьому видимому спектрі, але вони роблять це "слабо". Вони також повинні бути досить товстими, щоб поглинати достатньо фотонів і генерувати значну кількість електрики. Цей додатковий об'єм робить їх важчими, дорожчими і ускладнює їх установку. З іншого боку, тонкоплівкові сонячні елементи відносно дешеві, легкі, і тонкі (їхня товщина становить лише 100 нанометрів). Але вони можуть поглинати тільки вузьку частину сонячного спектра, що не робить їх альтернативою.

Однак дослідники з Вюрцбурзького університету, можливо, вирішили проблему тонкоплівкових фотоелементів за допомогою нового біо-дизайну. Вони розробили систему URPB, створену за зразком фотосинтетичних вусиків рослин і бактерій, які дуже ефективно вловлюють сонячне світло.

URPB використовує чотири різні барвники, розташовані в точно укладеній конфігурації. Пристрій може захоплювати світло в ультрафіолетовому, видимому і ближньому інфрачервоному діапазонах з чудовою ефективністю. Кожен шар поглинає світло в спектрах ультрафіолет, червоний, фіолетовий і синій. Під час випробувань, проведених командою, система перетворила 38% світла на корисну енергію — це на кілька порядків краще, ніж окремі барвники могли б впоратися самостійно.

Досягнення німецької команди — далеко не єдина спроба вичавити з осередків фотоелементів більше енергії. Наприклад, нещодавно вчені з Туреччини проаналізували напівсферичну структуру фотоелектричних сонячних елементів, яка може поглинати до 66% більше світла, як порівняти з плоскими панелями. Комп'ютерне моделювання виглядало багатообіцяюче, але необхідне створення і тестування реальних прототипів.

До цього, у 2023 році, вчені спробували поліпшити традиційні кремнієві сонячні елементи, додавши зверху новий шар перовскіту. Ця сполука вловлює світлові хвилі різної довжини, потенційно підвищуючи ефективність більш ніж на 30% — ключовий поріг для підвищення життєздатності сонячної енергії в глобальному масштабі.

Раніше ми писали про те, як сонячні панелі рятують українців під час відключень світла. Фотоелементи дають більшу автономність, можливість живити важливі пристрої, наприклад, газові котли, проте вимагають вкладень.