Ogniwo fotowoltaiczne o wydajności 132% stworzone przez naukowców

Zespołowi badawczemu z Uniwersytetu Aalto udało się stworzyć urządzenie fotowoltaiczne o zewnętrznej kwantowej wydajności na rekordowym poziomie 132%.

Te rekordowe liczby, które brzmią jak science fiction, zostały osiągnięte dzięki zastosowaniu nanostrukturalnego czarnego krzemu. Dowiedzmy się więc trochę więcej o tym odkryciu.

Jak uzyskałeś 132% wydajności?

Weź urządzenie fotowoltaiczne i wyobraź sobie, że jego zewnętrzna wydajność kwantowa wynosi 100%. To sugeruje więc, że każdy foton światła, który uderza w taki panel, wybija elektron ze stuprocentowym prawdopodobieństwem.

Nowe urządzenie jest więc pierwszym na świecie, którego sprawność przekracza próg 100 proc. I wynosi 132 proc.

Oznacza to, że średnio jeden foton światła wybija ze struktury materiału 1,32 elektronu. Oczywiście nie da się uzyskać 0,32 elektronu, więc takie liczby należy rozumieć następująco: masz 32% szans na wybicie kilku elektronów na raz jednym fotonem światła.

Wydaje się, że zgodnie z prawami fizycznymi jest to niemożliwe, ponieważ energia nie jest pobierana znikąd. Zobaczmy, jak to się stało.

Wszystko sprowadza się do tego, jak ogólnie funkcjonują materiały fotowoltaiczne:

Kiedy więc foton uderza w powierzchnię materiału aktywnego, wówczas jeden elektron zostaje wybity z atomu. Ale w pewnych warunkach wysokoenergetyczny foton może równie dobrze znokautować dwa elektrony naraz, nie naruszając żadnych praw fizyki.

Wiedząc o tym, naukowcy stworzyli urządzenie wykorzystujące czarny krzem jako materiał aktywny w specjalnym kształcie stożków i kolumn, które pochłaniają światło UV. W ten sposób stworzono doskonałe warunki dla „podwójnego nokautu” elektronów.

Jakie są perspektywy produktu

Czarny krzem to wyjątkowy materiał, który może radykalnie poprawić działanie wszystkich nowych paneli słonecznych.

Wszakże jego użycie znacznie ogranicza takie negatywne czynniki jak odbicie fotonów z urządzenia i rekombinacja elektronów z "dziurą", którą opuszczają one w atomie zanim zostaną zebrane przez obwód.

Wyniki wykonanych prac, które zostały przetestowane w niemieckim Narodowym Instytucie Metrologicznym, naukowcy podzielili się na łamach czasopisma Pisma przeglądu fizycznego.

Dziękuję za przeczytanie do końca i docenienie materiału.