Европейские учёные разработали инновационный гибридный солнечный элемент, способный накапливать энергию для использования в тёмное время суток. Этот экологически чистый продукт обладает высокой эффективностью благодаря использованию общедоступных материалов, исключающих дефицит редкоземельных элементов и дорогостоящих металлов. Хотя общая эффективность фотоэлемента составляет всего 14,9 %, потенциал для дальнейшего развития сохраняется.
Исследователи из Технологического университета Чалмерса в Швеции и Испанского политехнического университета Каталонии в Барселоне работали над двумя проблемами. Первая заключалась в снижении рабочей температуры кремниевых фотоэлементов, чтобы их эффективность не ухудшалась из-за перегрева, который может снизить КПД на 10–25%. Вторая задача заключалась в накоплении энергии без использования редких химических элементов. Важно отметить, что любой фильтр уменьшает КПД фотоэлементов, что является дополнительным вызовом для разработчиков.
Исследователи применили обычную кремниевую фотоячейку, но добавили сверху прозрачный элемент для микроциркуляции жидкости. Эта жидкость способна менять молекулярную структуру под воздействием ультрафиолетового и видимого излучения. Учёные назвали эту дополнительную структуру молекулярным накопителем солнечной тепловой энергии (MOST). Энергия накапливается в виде изменений молекулярных связей в жидкости. Чтобы высвободить энергию, необходимо восстановить прежние связи. Жидкость может быть использована до 1000 раз или в течение примерно трёх месяцев непрерывной работы.
Рекордная эффективность накопления энергии в молекулярных связях — 2,3 % для этого метода. Жидкость также охлаждает кремниевую фотоячейку, на которой находится. При прямом нагреве до 39 °C жидкость снижает температуру кремниевого элемента на 8 °C, увеличивая его эффективность на 0,2 % (до 12,6 %). Итоговая эффективность гибридного элемента составляет 14,9 %. Так как каждая составляющая может быть улучшена, в будущем эффективность может достичь приемлемого уровня с коммерческой точки зрения, обеспечивая дополнительные преимущества: повышенную эффективность, долговечность и относительную дешевизну.
По материалам:
3dnews
