Неспособность используемых кремниевых фотоячеек извлекать энергию из всех поступающих на них фотонов заставляет ученых искать пути совершенствования солнечных батарей. В частности, американскими физиками был предложен способ, при котором солнечная энергия преобразуется в тепловую, и в таком виде накапливается в элементах.

Тепло, которое аккумулируется в течение светового дня в составных батареях, в процессе их использования превращается в электрический ток. Пока эффективность данного вида батарей значительно отстает от солнечных элементов привычных конструкций, однако ученые полагают, что разработки в данном направлении в скором времени позволят достичь 20% КПД, которые необходимы для коммерческого успеха их разработки.
Как сообщает издание Nature Nanotechnology, в конструкции данных составных батарей предусмотрен особый теплонакопитель, в котором и хранится запас тепла. Причем тепло накапливается под воздействием света вне зависимости от диапазона энергии фотонов, что выгодно отличает солнечные тепловые батареи от стандартных солнечных.

В привычных солнечных батареях из всех фотонов света энергию извлекать не получается. Фотоны могут выбивать электроны из кремния только тогда, когда их энергия располагается внутри особого диапазона энергий, называемого запрещенной зоной. Данными энергиями электроны не могут обладать внутри кристаллов полупроводников, что снижает КПД солнечных батарей. И превысить порог в 33,7% пока не удавалось никому. Данная константа носит имя «предел Шокли-Квайссера».

Однако сотрудники Массачусетского технологического института решили перешагнуть этот рубеж, для чего создали составные батареи, которые работают совсем по иному принципу. Двухсоставность этапов работы, по мнению ученых, является тем возможным выходом из ситуации: сначала свет накапливается в виде тепла, затем тепло превращается в электрический ток.

Однако разработку американских ученых нельзя назвать новаторской в полном смысле этого слова. Подобные наработки уже имели место в научных лабораториях, однако их КПД оставался крайне низким, не перешагнув планки даже в 1%. Все дело в резком снижении эффективности системы при увеличении температур. Ученые из Массачусетса обошли данную проблему, разработав особую конструкцию, в состав которой вошли углеродные нанотрубоки и одномерные фотонные кристаллы, состоящие из смеси кремния и его оксида.

• Японские ученые планируют добывать солнечную энергию на околоземной орбите
• Якутия и Калмыкия внедряют альтернативные источники энергии
• Чилийцы создали плавающее кресло на солнечных панелях
• Украинский солнечный коллектор получил авторитетный сертификат соответствия
• У Activ Solar могут забрать крымские активы за долги
• Супруги Реймонт перелетели Альпы на «солнечном» самолете
• Строительство Абаканской СЭС может быть начато уже весной
• Старт производства солнечных панелей в Новочебоксарске, в очередной раз перенесли

Частокол углеродных трубок направлен на поглощение большей части видимого солнечного света и преобразования его в тепло. Тепловая энергия, накапливаясь, попадает на фотонные кристаллы, что заставляет их испускать фотоны со строго заданным диапазоном энергии, который идеально попадает в запрещенную зону расположенного под ними фотоэлемента.

Ученым удалось уже добиться эффективности их батарей в 3,2%. По равнению с традиционными источниками тока данные показатели пока являются весьма скромными, однако физики обещают в течение нескольких месяцев доработать проект, чтобы вывести его на необходимую мощность, которая составит минимум 20% КПД.