Jaapanlased on välja töötanud uskumatu efektiivsusega päikesepaneeli – kvanttõhusus 130%.

Isegi ulmes ei saa energiaallika efektiivsus ületada 100% – see on meie universumi füüsika. Kaod eksisteerivad alati. Teadlaste eesmärk on kadusid vähendada, mis muutub teoreetilise piiri lähedale jõudes üha raskemaks. Klassikalise p-n-siirdega päikesepatarei puhul on piir 33% efektiivsust. Kuid päikesevalguse füüsika on keerulisem. Ja Jaapani teadlased... leidis võimaluse minna sellest teooriast kaugemale.

Idee töötasid välja Kyushu ülikooli teadlased koostöös Johannes Gutenbergi ülikooliga Saksamaal. Klassikalises päikesepatareis loob üks neeldunud footon pooljuhis ühe eksitoni (elektroni ja augu). Footon on üks valguskvant (antud lainepikkusega elektromagnetkiirguse väikseim võimalik energiaühik). See ei saa luua rohkem kui ühte elektroni. Elektron neelab selle energia ja viib selle ergastatud olekusse, saates selle läbi materjali elektrivooluna liikuma.

Elektronid reageerivad ainult kindla lainepikkusega valgusele (footonitele). Nad ei neela energiakvante kiirguse alumises ja ülemises vahemikus. Selliseid materjale looduses lihtsalt ei eksisteeri või pole teadlased veel õppinud neid looma. Samal ajal tabavad need "transtsendentsed" footonid päikesepaneeli, kuid ei tekita selles elektronvoogu; need lihtsalt hajuvad soojusena. See on reserv, mida teadlased suutsid elektrienergia tootmiseks kasutada. Täpsemalt suutsid nad tõhusalt kasutada spektri sinise osa kõrge energiaga footoneid.

Tehnoloogia toimimismehhanism põhineb kahel põhiprotsessil. Materjalis olevad suure energiaga (sinised) footonid läbivad singleti lõhenemise: üks eksiton jaguneb kaheks madalama energiaga eksitoniks ja kumbki neist kahest eksitonist püütakse kinni päikesepatareisse integreeritud "molübdeenikompleksiga", mis on kombineeritud kindla materjaliga. Seega ühe elektroni asemel ergastab "sinine" footon materjalis tegelikult kahte elektroni, et tekitada voolu. Materjalide kombinatsioon pärsib ka nn. Försteri energiaülekanne, mis tavatingimustes blokeeriks teatud arvu elektronide ergastamise ja vähendaks efektiivsust.

Katsed näitasid muljetavaldavaid tulemusi, nimelt ligikaudu 130% kvantsaagist (1,3 eksitoni footoni kohta). Teadlaste hinnangul võiks see tehnoloogia suurendada ühe siirdega päikesepatareide teoreetilist efektiivsust 35–45%-ni, mis on oluliselt kõrgem. Shockley-Queisseri piir (33%) traditsiooniliste ränipaneelide puhul ja tegelik jõudlus kommertsmoodulite puhul (20–25%). See saavutus on endiselt kontseptsiooni tõestus ja rakendati molekulaarses lahenduses, kuid see loob aluse läbimurdele päikeseenergia tootmises.

Allikas:

• newatlas.com

Allikas: 3dnews.ru