Впервые за 60 лет ученые превысили теоретический предел эффективности солнечных батарей, достигнув в лаборатории показателя около 130%. Пока речь идет только об эксперименте, но сам факт нарушает правило Шоккли-Квиссера, действовавшее с 1961 года.
Солнечные панели преобразуют свет в электричество с помощью фотоэлектрических элементов. Однако их эффективность ограничена физическим порогом, известным как предел Шоккли-Квиссера. Согласно этому правилу, сформулированному в 1961 году, максимум около 33 % солнечной энергии может быть превращено в полезную электроэнергию. Большая часть света либо проходит сквозь материал, либо теряется в виде тепла.
В новой научной работе группа ученых из Японии и Германии описала метод, который, по их утверждению, позволяет использовать те части спектра, которые ранее терялись. Исследователи выяснили, что при облучении определенного соединения высокоэнергетическим синим светом можно разделить поступающую энергию на две полезные части.
В ходе эксперимента команде удалось достичь показателя преобразования энергии около 130 % — то есть на каждые 100 поглощенных фотонов было получено 130 носителей энергии. Для этого они соединили органическую молекулу тетрацен с металлом молибденом. По словам авторов, добавление молибдена решило проблемы, которые ранее мешали использовать тетрацен для длительного преобразования энергии.
Один из соавторов исследования, химик Йоичи Сасаки из Университета Кюсю, пояснил, что существуют две основные стратегии преодоления предела Шоккли-Квиссера: превращение низкоэнергетических фотонов в высокоэнергетические или использование так называемого синглетного деления для генерации двух частиц из одного фотона.
Отмечается, что речь идет о лабораторных испытаниях. На рынке самые эффективные солнечные панели показывают КПД около 25 %, и в ближайшее время это вряд ли изменится. Тем не менее, данное исследование представляет собой первый серьезный шаг к преодолению теоретического потолка, существовавшего более 60 лет.
Читайте также: «Geely представляет аккумулятор с рекордной скоростью зарядки».