Российские ученые усовершенствовали солнечные батареи

На VI Международном научном форуме по компьютерным и энергетическим наукам (WFCES 2024) были представлены результаты исследований в области солнечных батарей.

Солнечные батареи - это ключевые компоненты, используемые для преобразования солнечного излучения в электрическую энергию. Они находят широкое применение в различных областях, включая портативную электронику, авиацию, космос и энергетику населенных пунктов. Однако, несмотря на их потенциал, существуют значительные препятствия для их массового использования.

Одним из основных ограничений солнечных батарей является их низкий коэффициент полезного действия, который в настоящее время не превышает 20-21%. Это означает, что большая часть солнечной энергии, попадающей на батарею, не преобразуется в электричество, что снижает их эффективность. Борьба с этим ограничением является одним из приоритетов в развитии солнечных технологий.

Высокая стоимость производства и сравнительно небольшой срок службы также создают проблемы для широкого внедрения солнечных батарей. Снижение издержек на производство и увеличение долговечности этих устройств являются ключевыми задачами для исследователей и инженеров в данной области.

Ультрафиолетовое излучение является одной из основных причин недолговечности солнечных батарей, так как оно оказывает негативное воздействие на фоточувствительный материал. Специалисты объясняют, что энергия света обратно пропорциональна длине его волны, поэтому ультрафиолетовое излучение с длиной волны от 100 до 400 нм представляет наибольшую опасность для активного элемента.

Исследователи Северо-Кавказского федерального университета (СКФУ) в партнерстве с учеными из Южно-Российского государственного политехнического университета (НПИ) имени М.И. Платова и Ставропольского государственного аграрного университета представили инновационное решение. Они разработали специальное покрытие для солнечных батарей, способное эффективно улавливать ультрафиолетовое излучение и преобразовывать его в световую энергию, которую солнечная батарея может использовать.

Это новаторское покрытие не только повышает эффективность солнечных батарей, но и продлевает их срок службы за счет защиты от вредного воздействия ультрафиолетового излучения. Таким образом, разработка ученых открывает новые перспективы для использования солнечной энергии и делает ее более доступной и устойчивой в долгосрочной перспективе.

Важность использования новейших технологий в сфере солнечной энергетики подтверждается результатами исследований, проведенных на кафедре физической химии химического факультета СКФУ. Согласно данным работы, размер углеродных квантовых точек составляет 3–5 нм, а максимум поглощения приходится на 350 нм. Эти параметры позволяют значительно улучшить работу солнечных батарей.

Один из авторов отметил, что нанесение разработанной нанопленки на кремниевые солнечные батареи приводит к повышению их коэффициента преобразования энергии на 5-10 % и увеличивает срок службы не менее чем на 10%. Такие изменения являются значительными и способствуют более эффективному использованию солнечных панелей.

Эксперименты показали, что максимум переизлучения углеродных квантовых точек происходит на длине волны, где солнечные элементы имеют повышенную чувствительность. Это открывает новые перспективы для развития солнечной энергетики и повышения эффективности солнечных установок.

На сегодняшний день в мире не существует аналогов таких функциональных покрытий для солнечных батарей, как заявил специалист. Он отметил, что в настоящее время технология проходит экспертизу для последующего получения патента и начала работ по внедрению нового состава в промышленность. Это открывает новые перспективы для развития солнечной энергетики.

Технология, по мнению эксперта, проста и легко масштабируема в России, так как используются распространенные и относительно недорогие реактивы. Это может способствовать ускоренному внедрению инноваций в сфере альтернативной энергетики.

В будущем научный коллектив планирует проверить эффективность нового покрытия на перовскитных солнечных батареях. Эти инновационные панели третьего поколения обещают значительное увеличение эффективности использования солнечной энергии. Однако, по словам специалистов, срок службы таких батарей пока ограничен и составляет не более двух лет.

Источник и фото - ecoportal.su