Все рубрики Обратная связь Карта сайта
Версия для слабовидящих
ICOНовостиЭкономика и бизнесИсследования и анализВсе материалы

Квантовый удар по энергетике

21.12.2011

Прорыв в фотогальванике может повысить эффективность солнечных электростанций на 35%,причем стоимость солнечных панелей не возрастет.

Эффективно конкурировать с традиционными электростанциями позволят полупроводники с квантовым точками.

Ведущий американский разработчик полупроводниковых солнечных фотоэлементов Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (NREL), финансируемая министерством энергетики США, совершила прорыв в фотогальванике, создав фотоэлектрическую ячейку с показателем квантовой эффективности, превышающим 100%: число электронов, протекающих через выходной контур такой ячейки, заметно превышает число входных фотонов определенной частоты, соответствующей высокоэнергетическому участку спектра солнечного света.

Показатель квантовой эффективности – ключевая характеристика фотоэлемента. В конечном итоге именно от него зависит КПД полупроводниковых устройств, преобразующих энергию солнечных фотонов в электрическую.

До настоящего момента никому не удавалось создать фотоячейку, квантовая эффективность которой в спектре солнечного излучения превышала бы 100%.

Исследовательской группе NREL, впервые преодолевшей стопроцентный порог и доведшей показатель квантовой эффективности до 114%, это удалось.

Сделан, таким образом, еще один важный шаг, приближающий создание промышленных фотоэлементов для солнечных электростанций следующего поколения, которые смогут составить серьезную рыночную конкуренцию электрогенераторам на ядерном и ископаемом топливе.

Результаты своих экспериментов группа изложила в статье под пространным названием «Пиковый показатель квантовой эффективности внешнего фототока превысил 100 процентов в фотопреобразователе на квантовых точках в процессе многоступенчатого генерирования экситонов (МГЭ)», опубликованной в сегодняшнем выпуске Science. Среди ее авторов значатся доктор Артур Нозик и Мэтью Берд, давно известные своим исследованиями эффекта МГЭ в полупроводниках с квантовыми точками.

Многоступенчатое генерирование экситонов, или МГЭ, – наблюдаемый в полупроводниках эффект, при котором один поглощенный фотон продуцирует более одной электрон-дырочной пары, или экситона. Экситон – мигрирующая по кристаллу полупроводника квазичастица – связанное состояние электрона и «дырки» (места, не заполненного электроном).

Еще в 2001 году Артур Нозик впервые предсказал, что МГЭ в квантовых точках полупроводника может протекать с большей эффективностью, чем в его основном теле.

Собственно квантовые точки представляют собой микроскопические (1–20 нм) кристаллики полупроводникового материала. В этих нанометровых точках поведение электрона начинает определяться квантовыми эффектами, которые могут существенно изменить электрические свойства полупроводникового элемента. Например, «попавшие в плен» квантовой точки электроны могут скачкообразно перескакивать с одного уровня энергии на другой (аналогично атомам), а каждый такой переход будет сопровождаться излучением фотона. Такие точки можно использовать как люминофоры, и первые прототипы дисплеев, получивших название QD-LED дисплеев, на их основе уже созданы.

В случае с фотоэлементами на полупроводниках с квантовыми точками вступает в действие другой эффект: было установлено, что при добавлении в полупроводник микрокристаллов соотношение между числом фотонов, поглощаемых смешанным полупроводником, и числом возникающих электрон-дырочных пар заметно увеличивается. Эффект МГЭ на квантовых точках открыт пока что чисто эмпирически, его объяснение с точки зрения квантовой теории пребывает пока что в стадии гипотез.

Как бы то ни было, внедряя в полупроводник квантовые точки, уже удалось достигнуть значительного увеличения энергоэффективности фотоэлементов. Как сообщает группа NREL, достигнуть показателя в 114% удалось с помощью многослойного фотопреобразователя на основе селенида свинца, «обработанного этанидитолом и гидразином».

Каков может быть эффект от промышленного применения этой технологии?

Тот же Артур Нозик, рассматривая в 2006 году «идеальное» решение на основе МГЭ в полупроводниках с квантовыми точками, пришел к выводу, что использование таких фотоэлементов может увеличить КПД солнечных электростанций, работающих на обычных полупроводниках, на 35% (КПД современных промышленных фотоэлементов, используемых в солнечных электростанциях, колеблется в районе 20%, в отдельных случаях достигая 40%).

Важно, что производство фотоэлементов, работающих на основе полупроводников с квантовыми точками, не будет сопряжено с необходимостью разрабатывать и внедрять принципиально новые технологии и материалы

(как уже продемонстрировали производители дисплеев), так что цена новых высокоэффективных солнечных панелей третьего поколения не ударит по карману потребителей.

Источник: taganrogtv.ru

Баффет купил одну из крупнейших в мире солнечных электростанций

Автор parametr, Опубликовано: Декабрь 20th, 2011

Сoлнeчнaя элeктрoстaнция “Тoпaз”. Фoтo с сaйтa solarpower.com

Xoлдинг MidAmerican Energy Holdings, пoдкoнтрoльный инвeстфoнду Berkshire Hathaway Уoррeнa Бaффeтa, сoглaсился купить стрoящуюся в Кaлифoрнии сoлнeчную элeктрoстaнцию Topaz, oдну из крупнeйшиx в мирe. Oбэтoм сooбщaeт CNN Money. Прoдaвцoм выступит кoмпaния First Solar.

21.12.2011
Чукаев Павел - Поезд с

На прошлой неделе Зеленоград посетил так называемых передвижной выставочно-лекционный комплекс (ПВЛК) Российских железных дорог, который в течение двух дней, четверга и пятницы, был доступен для осмотра на территории моторвагонного депо «Крюково». Снаружи ПВЛК выглядит как обычный пассажирский поезд и раскрашен в привычные серо-красные цвета. Зато внутри это уникальный выставочный зал, напичканный интересными экспонатами и современными технологиями.

19.12.2011
Строительство будущего

Строительство не стоит на месте, а двигается вперед и удивляет нас своими новыми изобретениями. Так 14 лет назад правительство Тенерифа, это самый крупный остров в Канарском архипелаге объявило об открытом конкурсе для архитекторов всего мира — создать самодостаточное жилище, которое бы было экологически чистым, совершенно не выделяло углекислый газ в атмосферу, а вся энергия для обеспечения жилища бралась от природы естественным путем. Всего было прислано почти 400 проектов. Из них выбрали 25 лучших, чтобы расположить на 400 000 квадратных метрах поселок будущего для туристов. За 5 лет этот поселок был построен. А победителем данного конкурса стал дом под названием «La Geria» – подкова. Дом очень похож на бункер, благодаря этому он сохраняет тепло земли, а его верхняя часть позволяет преобразовывать солнечные лучи в энергию. Все дома различны по внешнему виду и по тому, как они используют природную энергию для бытовых нужд. Используются все природные источники с помощью различных устройств, начиная от солнечных батарей, ветряных генераторов и заканчивая опреснителями воды из Атлантики. Все материалы были подобраны таким образом, чтобы все они были перерабатываемые и не загрязняли природную среду. Цвета домов были использованы природные, чтобы дома вписывались в окружающую среду. Но самое важное условие конкурса — это сделать эти дома удобным жилищем для приезжих туристов. О чем архитекторы думали отдельно, ведь не так-то просто дом-бункер в виде звезды превратить в привычный дом со всеми удобствами. Теперь все желающие отдохнуть на Канарах смогут выбрать этот «зеленый» поселок местом своего отдыха и окунуться в технологии будущего.

19.12.2011
Все статьи

Комментарии

В мире

137 274 411 548 685 685