22:13 2024-02-20
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Fizicienii dezvoltă un nou design de celule solare pentru o eficiență mai bună
_ Fizicienii dezvoltă un nou design de celule solare pentru o eficiență mai bună
Fizicienii de la Universitatea Paderborn au folosit simulări computerizate complexe pentru a dezvolta un nou design pentru celule solare semnificativ mai eficiente decât cele disponibile anterior. Un strat subțire de material organic, cunoscut sub numele de tetracen, este responsabil pentru creșterea eficienței. Rezultatele au fost acum publicate în Physical Review Letters.
„Energia anuală a radiației solare de pe Pământ se ridică la peste un trilion de kilowați-oră și depășește astfel cererea globală de energie de peste 5.000 de ori. Fotovoltaica, adică. , generarea de energie electrică din lumina soarelui, oferă prin urmare un potențial mare și încă în mare măsură neexploatat pentru furnizarea de energie curată și regenerabilă. Celulele solare din siliciu utilizate în acest scop domină în prezent piața, dar au limite de eficiență", explică prof. dr. Wolf Gero. Schmidt, fizician și decan al Facultății de Științe ale Naturii de la Universitatea Paderborn. Un motiv pentru aceasta este că o parte din energia din radiația cu unde scurte nu este convertită în electricitate, ci în căldură nedorită.
Schmidt explică: „Pentru a crește eficiența, celula solară cu siliciu poate fi prevăzut cu un strat organic, de exemplu realizat din tetracenul semiconductor.Lumina cu undă scurtă este absorbită în acest strat și transformată în excitații electronice de înaltă energie, așa-numiții excitoni.Acești excitoni se descompun în tetracen în două excitații de energie joasă. Dacă aceste excitații pot fi transferate cu succes la celula solară de siliciu, ele pot fi convertite eficient în energie electrică și pot crește randamentul total al energiei utilizabile.”
Revoluție decisivă pentru transferul rapid de energie
Transferul de excitație al tetracenului în siliciu este investigat de echipa lui Schmidt folosind simulări computerizate complexe la Centrul Paderborn pentru Calcul Paralel (PC2), centrul de calcul de înaltă performanță al universității. O descoperire decisivă a fost acum realizată: într-un studiu comun cu dr. Marvin Krenz și prof. dr. Uwe Gerstmann, ambii de la Universitatea Paderborn, oamenii de știință au demonstrat că defecte speciale sub formă de legături chimice nesaturate la interfața dintre tetracen. filmul și celula solară accelerează dramatic transferul de exciton.
Schmidt notează: „Asemenea defecte apar în timpul desorbției hidrogenului și provoacă stări de interfață electronică cu energie fluctuantă. Aceste fluctuații transportă excitațiile electronice din tetracen în siliciul ca un lift.”
Asemenea „defecte” ale celulelor solare sunt de fapt asociate cu pierderile de energie. Acest lucru face ca rezultatele trio-ului de fizicieni să fie cu atât mai uluitoare.
„În cazul interfeței cu tetracen de siliciu, defectele sunt esențiale pentru transferul rapid de energie. Rezultatele simulărilor noastre pe computer sunt cu adevărat surprinzătoare. . De asemenea, oferă indicații precise pentru proiectarea unui nou tip de celule solare cu o eficiență semnificativ crescută”, afirmă Schmidt.
Comentarii:
Adauga Comentariu