Rozświetlenie drogi do zeroemisyjności dzięki nowoczesnym ogniwom słonecznym i procesowi singlet fission

WarsawNaukowcy pracują nad zwiększeniem wydajności nowych ogniw słonecznych poprzez dzielenie fotonów na mniejsze części. Badacze z UNSW Sydney opublikowali badanie w czasopiśmie Nature Chemistry, w którym wyjaśniają proces rozszczepienia singletowego. Proces ten może pomóc w udoskonaleniu obecnej technologii ogniw słonecznych opartych na krzemie.

Większość dzisiejszych paneli słonecznych wykonana jest z krzemu i przekształca światło słoneczne w energię elektryczną, ale ich wydajność nie jest zbyt wysoka. Najlepsze krzemowe ogniwa słoneczne osiągają jedynie około 27,3% wydajności, co zbliża się do ich maksymalnego limitu 29,4%. Naukowcy, tacy jak profesor Tim Schmidt i profesor Ned Ekins-Daukes, uważają, że zastosowanie procesu zwanego rozszczepieniem singletowym mogłoby zwiększyć ich efektywność.

Grupka kluczowe punkty: Singletowa fuzja może zwiększyć wydajność ogniw słonecznych poprzez rozdzielanie fotonów na mniejsze jednostki energetyczne. Zmniejsza to utraty energii na formę ciepła, zwłaszcza z fotonów o wysokiej energii, takich jak niebieskie. Pola magnetyczne zostały wykorzystane do spowolnienia i lepszego zrozumienia procesu singletowej fuzji. UNSW dąży do stworzenia prototypu o wydajności przekraczającej 30%, przy wsparciu finansowym od ARENA.

Jednokrystaliczne rozszczepienie to proces, w którym jeden foton tworzy dwa jednostki energii, co minimalizuje straty energii jako ciepło i zwiększa wydajność ogniw słonecznych. Różne barwy światła mają fotony z różnymi ilościami energii; fotony niebieskie mają więcej energii niż czerwone. Obecnie ogniwa słoneczne przekształcają całe światło na jeden poziom energetyczny, co prowadzi do znacznych strat ciepła.

Dodanie warstwy zdolnej do przeprowadzania rozszczepienia singletowego pozwala krzemowym ogniwom słonecznym lepiej wykorzystać światło słoneczne i zmniejszyć ilość odpadów. Ta dodatkowa warstwa zwiększa prąd w panelu, co poprawia jego efektywność.

Zobacz również:

Dzisiaj · 04:09

Antidotum z mleka matki: odporność niemowląt na infekcje przewodu pokarmowego

Zrozumienie rozszczepienia singletowego jest trudne. Badacze użyli jednowiązkowego lasera do pobudzenia materiału i dodali pola magnetyczne poprzez elektromagnes. To spowalniało proces, co umożliwiło dokładniejsze jego zbadanie. Ta metoda nie była wcześniej stosowana. Ich zrozumienie jak rozszczepienie singletowe działa na poziomie molekularnym może przyczynić się do tworzenia praktycznych zastosowań.

Australijska Agencja Energii Odnawialnej (ARENA) wspiera badania w ramach programu Ultra Low Cost Solar. Ich celem jest opracowanie ogniw słonecznych o wydajności przekraczającej 30% przy koszcie poniżej 30 centów za wat do 2030 roku. Ten cel wskazuje na obiecujące możliwości technologii rozszczepienia singletowego w poprawie efektywności energii słonecznej.

Profesorzy Schmidt i Ekins-Daukes są przekonani, że dzięki swoim nowym odkryciom będą mogli opracować prototyp. Współpracują z partnerami z przemysłu nad komercjalizacją tej technologii. Jeśli się to uda, będzie to znaczący postęp w dziedzinie energii odnawialnej.

Nowy sposób wykorzystania energii świetlnej może odegrać istotną rolę w przyszłości energii słonecznej. Ulepsza działanie paneli słonecznych, co przyczynia się do redukcji emisji. Lepsza technologia ogniw słonecznych jest kluczowa dla czystej i zrównoważonej przyszłości energetycznej.