Отримання енергії стане легшим: новий матеріал перевершив традиційні сонячні панелі.

Завдяки застосуванню селеніду індію, вчені змогли досягти унікального явища, яке дозволяє обійти існуючі обмеження на максимальну ефективність конверсії сонячної енергії в електричну.

Японські науковці провели випробування нового матеріалу для виготовлення сонячних панелей і виявили його вражаючу ефективність. Про це повідомляє портал SciTechDaily.

Об'ємний фотоелектричний ефект (BPV) -- рідкісне явище, яке може дозволити деяким матеріалам перевершити продуктивність традиційних p-n-переходів у сонячних елементах. Команда з Японії вперше експериментально досягла ефекту BPV в альфа-фазі селеніду індію, підтвердивши теоретичні передбачення. Пристрій, зроблений з цього матеріалу, показав високу ефективність перетворення сонячного світла в електрику, що відкриває шлях до фотоелектричних елементів нового покоління.

Сьогодні більшість сонячних панелей використовують p-n-переходи, коли фотоелектричний ефект виникає на межі між різними матеріалами. Однак такі конструкції обмежені межею Шоклі-Квайссера -- вона накладає обмеження на їхню теоретичну максимальну ефективність перетворення сонячної енергії та змушує шукати компроміс між напругою і струмом, які можуть бути отримані за допомогою фотоелектричного ефекту.

Деякі кристалічні матеріали виявляють вже згадуваний об’ємний фотоелектричний ефект (BPV). У тих речовинах, які не володіють внутрішньою симетрією, електрони, збуджені світлом, можуть рухатися когерентно в певному напрямку, замість того щоб повертатися в початкове положення, що і викликає прояв BPV. Селенід індію вважався одним із перспективних кандидатів, проте до нещодавнього часу його потенціал залишався незадовільно підтвердженим експериментально.

"Цей матеріал останнім часом привернув значну увагу в сфері фізики конденсованого стану, оскільки здатний виробляти струм зміщення. Наше дослідження є першим експериментальним підтвердженням цього теоретичного припущення", — підкреслив керівник дослідження Норіюкі Уракамі з Університету Сінсю.

Дослідники створили інноваційний пристрій, що складається з тонкого шару індієвого селеніду, поміщеного між двома графітовими шарами, які виконують роль електродів. Ці електроди з'єднані з джерелом напруги та амперметром, що дозволяє вимірювати струми, які виникають під час освітлення. В ході експериментів науковці виявили зміщення струмів і явище BPV в широкому спектрі світлових частот. Пристрій демонструє квантову ефективність, що перевищує показники інших сегнетоелектричних матеріалів на кілька порядків, а також має ефективність, схожу з тією, що спостерігається у низькорозмірних матеріалах з підвищеною електричною поляризацією.

"Це відкриття стане основою для відбору матеріалів у процесі створення ефективних фотоелектричних пристроїв у найближчі роки, -- підкреслив професор Уракамі. -- Наші дослідження можуть суттєво пришвидшити впровадження сонячних панелей, які є однією з найважливіших технологій для збору енергії з навколишнього середовища і важливим кроком до суспільства з нульовими викидами вуглецю."

Раніше було представлено три інноваційні технології, які підвищили ефективність сонячних панелей. За прогнозами фахівців, до 2050 року частка сонячної енергії у загальному виробництві електричної енергії суттєво збільшиться.