У 1000 разів потужніше за сонячні батареї: керамічне джерело енергії порушує закони фізики

Групі експертів з ETH Zurich вдалося створити фотоелектричну кераміку з безпрецедентним потенціалом. Вона кидає виклик законам фізики, маючи неймовірно маленький розмір, пише Есoticias.

Фотоелектрична кераміка в тисячу разів ефективніша за сучасні сонячні панелі на основі кремнію. Доведено, що особливістю цієї кераміки та її високими експлуатаційними характеристиками є наноструктура. Пристрій складається з двох найважливіших компонентів: матеріалу, який має гарний коефіцієнт поглинання світла, та іншого матеріалу, що має гарну провідність електрики (навіть кращу, ніж перовскіт і кремній). У шарі, що поглинає світло, використовуються наночастинки оксиду алюмінію і перовскіту, оскільки ці дві речовини мають чудові властивості поглинання світла.

Перовськіти включені у високостабільний оксид алюмінію, який, своєю чергою, захищає їх від тепла, вологості та механічного впливу. Коли сонячне світло потрапляє на кераміку, електрони в наночастинках перовскіту збуджуються і переходять на вищий енергетичний рівень. Ці збуджені електрони потім ефективно збираються, формуються в кристали оксиду алюмінію і виносяться на поверхню для створення електричного струму.

Така специфічна структура і текстура дають змогу кераміці рівномірно акумулювати і зберігати енергію, що надходить від сонця, по всій поверхні панелі, і досягати високої критичної температури реакції 1500 °C у всьому матеріалі. Новий тип сонячних панелей виявився в 1000 разів міцнішим за звичайні кремнієві фотоелементи, оскільки 1 кв. м кераміки може виробити стільки ж електроенергії, скільки виробляють 1000 кв. м звичайної сонячної батареї.

Дослідники припускають, що нова технологія здатна доставляти практично безмежну безоплатну електрику в будинки й офіси. Кераміка має здатність розщеплювати молекули води на водень і кисень під впливом сонячного світла, що призводить до утворення і зберігання чистого водневого палива. Експерти не можуть пояснити, як кераміка досягає такої температури.

Ще одна цікава особливість фотоелектричної кераміки полягає в тому, що вона виготовлена з тих самих елементів, що й звичайна кераміка, яка використовується вже тисячі років. Однак новий тип наноструктури та підхід до її виробництва, використаний командою з ETH Zurich, перетворили цей старовинний матеріал на революційне джерело енергії.

Дослідники також розробили технологію використання 3D-друку для виробництва кераміки, тим самим привносячи аспект гнучких, індивідуальних енергетичних рішень на основі сонячної енергії, які фактично можуть бути включені в інфраструктурні системи і конструкції. Це може допомогти зробити сонячну енергію дешевшою та універсальнішою для багатьох цілей. А завдяки можливості нагріву кераміки до температур понад 1000°С за допомогою концентрованого сонячного світла, можна розглянути її застосування в концентруючих сонячних електростанціях для високотемпературної обробки матеріалів, наприклад, цементу, сталі та інші випадки промислового використання.

Раніше ми писали про те, що органічна сонячна панель перетворює 20% світла на електрику. Органічні напівпровідники пропонують життєздатну альтернативу фотоелектричним панелям на основі кремнію за нижчою ціною і з більшою гнучкістю.