Российские ученые усовершенствовали солнечные батареи
По их словам, универсальное покрытие на основе углеродных наночастиц не только поглощает ультрафиолетовое излучение, но и "переизлучает" его с большей длиной волны. Эксперименты показали, что в итоге возрастает КПД солнечных батарей и увеличивается срок их службы.
Результаты представлены на конференции VI International Scientific Forum on Computer and Energy Sciences (WFCES 2024).
Солнечные батареи – элементы устройств для преобразования излучения Солнца в электрическую энергию. Их используют в портативной электронике, электромобилях, авиации, космосе, энергообеспечении населенных пунктов и пр. Однако на сегодняшний день основными препятствиями повсеместного применения солнечных батарей являются низкий КПД (коэффициент полезного действия не превышает 20-21%), высокая стоимость производства и сравнительно малый срок службы.
Как объяснили эксперты, недолговечность солнечных батарей связана с воздействием на фоточувствительный материал излучения высокой энергии, так как энергия света обратно пропорционально связана с длиной его волны, наибольшую опасность для активного элемента представляет ультрафиолетовое излучение (длина волны от 100 до 400 нм).
Ученые Северо-Кавказского федерального университета (СКФУ) совместно с коллегами из Южно-Российского государственного политехнического университета (НПИ) имени М.И. Платова и Ставропольского государственного аграрного университета разработали покрытие для солнечных батарей, способное улавливать УФ-излучение и превращать его в свет, который может быть "усвоен" солнечной батареей.
"В нашем исследовании размер углеродных квантовых точек составляет 3–5 нм и максимум поглощения приходится на 350 нм, а максимум переизлучения происходит на длине волны, где солнечный элемент имеет повышенную чувствительность", – отметил один из авторов работы, ассистент кафедры физической химии химического факультета СКФУ Владимир Корчагин.
По его словам, нанесение разработанной нанопленки на самые используемые в мире кремниевые солнечные батареи способствуют повышению их КПД на 5-10 % и продлевает срок службы не менее чем на 10%. При этом ученый подчеркнул, что это очень существенные изменения, улучшающие работу солнечных панелей.
"Аналогов таких функциональных покрытий для солнечных батарей на сегодняшний день в мире не существует", – сказал он, добавив, что в настоящее время технология проходит экспертизу для последующего получения патента и начала работ по внедрению нового состава в промышленность. По его оценкам, технология проста и легко масштабируема в России, так как используются распространенные и относительно недорогие реактивы.
В будущем научный коллектив планирует проверить эффективность нового покрытия на перовскитных солнечных батареях. По словам специалистов, это инновационные панели третьего поколения, но срок их службы не превышает двух лет.