Барселонадағы Фотондық ғылымдар институтының (ICFO) физиктері күн панельдеріндегі бұрын байқалмаған жасырын энергия шығынын анықтап, фотоэлементтердің пайдалы әсер коэффициентін (ПӘК) 43 пайызға дейін жеткізудің әдісін тапты. Зерттеушілер ұсынған тың оптикалық тәсіл күн сәулесінен қуат алудың дәстүрлі физикалық шектеулерін еңсеруге мүмкіндік береді, деп хабарлайды Ertenmedia.kz.
Больцман шығыны және шашыраған сәуле
Күн батареялары сырттан түсетін тікелей жарықты белсенді түрде сіңіргенімен, өзінен бөлінетін ішкі сәулені жан-жаққа бейберекет шашыратады. Мәселенің түп-төркіні физикадағы «Больцман шығындары» деп аталатын құбылыспен байланысты. Күн сәулесі панельге тар бұрышты конус түрінде түссе, фотоэлемент ішіндегі фотондар жан-жаққа кең бұрышпен, хаосты түрде қайта таралады. Осы кеңістіктік сәйкессіздіктің салдарынан құрылғы пайдалы қуатының қомақты бөлігін жоғалтып алады.
Ғалымдар дәл осы үдерісті жүйелеу арқылы энергияның босқа далаға кетуіне тосқауыл қоюға болатынын дәлелдеді.
Күміс электродтар мен оптикалық резонатор
Профессор Жорди Марторель жетекшілік ететін ғылыми топ PM6:Y6 полимерлі қоспасы негізіндегі органикалық фотоэлементті арнайы оптикалық резонаторға айналдырды. Зерттеушілер инверттелген құрылымды екі күміс электродтың ортасына орналастырған.
Алдыңғы жұқа металл қабаты кең бұрышпен шашырайтын сәулелерді іріктеп бөгеп, ал сырттан келетін күн жарығын еш кедергісіз ішке өткізеді. Нәтижесінде ішкі сәулелену конусы тарылып, панельге түсетін табиғи сәулелердің траекториясын дәл қайталай бастайды. Бұл бағытталған энергияның жоғалмауына және іштегі қуаттың толық пайдаланылуына жол ашады.
Классикалық шектеудің бұзылуы
Физика ғылымындағы дәстүрлі Шокли — Квайссер шегі стандартты бір ауысулы элементтердің тиімділігін 33,16 пайыздан асырмайтын басты тосқауыл саналатын. Жаңа оптикалық геометрия зауыттардағы өндіріс технологиясын күрделендірмей-ақ осы табиғи кедергіні айналып өтуге мүмкіндік береді.
Қазіргі таңда 43 пайыздық тиімділігі бар дайын өндірістік прототип әлі жасалмағанымен, ашылған жаңалықтың физикалық қағидасы әмбебап сипатқа ие. Ол тек органикалық күн батареяларына ғана емес, бүгінде жаппай қолданылып жүрген кәдімгі кремний фотоэлементтеріне де толық жарамды. Алдағы уақытта жаңа әдіс күн панельдерінің қуатын күрт арттырып, жасыл энергияның өзіндік құнын едәуір арзандатуға септігін тигізбек.
📌 Ertenmedia-ның Telegram арнасына жазылыңыз: қысқа әрі нұсқа, ең өзекті ақпарат осында!
