FOM Foundation, Делфт технологиялық университеті, Toyota Motor Europe және Калифорния университетінің зерттеушілерінің бірлескен тобы жылу түріндегі энергияның жоғалуын азайту арқылы күн батареяларының өнімділігін айтарлықтай арттыруға үміттенетін жаңа наноқұрылымды әзірледі.

Кремний күн батареяларының конверсиялық тиімділігі фотондардың энергиясын алған қанша электронның «тыйым салынған аймақ» арқылы өте алатынына тікелей байланысты. Ол үшін фотонның энергиясы кремнийдің осы «тыйым салынған жолағының» еніне тең болуы қажет. Дегенмен, күн сәулесінде энергиясы жолақ саңылауынан жоғары көптеген фотондар бар. Нәтижесінде артық энергия жылу ретінде жұмсалады, бұл күн батареясының шығуын шектейді.

Бірнеше жыл бұрын Делфт технологиялық университетінің зерттеушілері артық фотон энергиясын жинайтын және қосымша электрондардың «саңылаудан» өтуіне мүмкіндік беретін шағын шарлар түріндегі жартылай өткізгіш материалды жасады. Кванттық нүктелер деп аталатын бұл наносфералар диаметрі адам шашының он мыңнан бір бөлігін ғана құрайды. Дегенмен, жаңа материалды қолданудың барлық теориялық тартымдылығына қарамастан, іс жүзінде күн батареясының қуаты көп өскен жоқ.

Мәселе электрондардың көпшілігінің наносфералардың бетін тұрақтандыру үшін үлкен молекулалардың қолданылуына байланысты өздерінің кванттық нүктелерінде ұсталып қалуында болды. Бұл үлкен молекулалар электрондардың бір кванттық нүктеден екіншісіне «секіруіне» және нәтижесінде электрондардың еркін ағынының (электр тогы) пайда болуына жол бермейді.

Халықаралық ғалымдар тобы әзірлеген жаңа наноматериал дизайнында үлкен молекулалар шағын молекулалармен ауыстырылады, ал кванттық нүктелер арасындағы кеңістік алюминий оксидімен толтырылады. Бұл кванттық нүктелер арасындағы жақсы байланысқа мүмкіндік берді және күн ұяшығы шығаратын көбірек электр қуатына әкелді.

Лазерлік спектроскопияны пайдалана отырып, ғалымдар бір фотонның шынымен де кванттық нүктелері бар материалдағы «саңылау» арқылы бірнеше электрондардың өтуіне себеп болғанын анықтады. Есептеулерді жүргізгеннен кейін олар теориялық тұрғыдан күн батареясының жалпы өнімділігін 45 пайызға дейін арттыруға болатынын анықтады — бұл әдеттегі күн батареясының тиімділігінен 10 пайызға артық.

Зерттеушілер енді жаңа дизайнды қолдана отырып, күн батареясының прототипін жасау үшін өнеркәсіптік серіктестер табуға ниетті.

{әлеуметтік}