Лента TH Новости Альтернативная энергетика



Больше энергии для стандартных решений

∴ 232

Солнечные батареи, хоть и становятся популярнее, но обладают малым КПД. Пора это исправить.

1488

Чтобы выжимать больше из солнечной энергии, нам необходимо повысить эффективность солнечных элементов. В настоящее время эффективность энергии солнца эквивалентна центральным энергосетям. Но у неё есть свои недостатки.
Например, большинство технологий поглощают только видимый свет, а это означает, что остальная часть спектра уходит в никуда.

Теперь исследователи из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли разработали способ использования наночастиц, покрытых специальными органическими красителями. Краситель преобразовывает ближний инфракрасный свет в видимый свет, который может позволить солнечным элементам собирать больше энергии.

Сами по себе частицы известны как повышающие конверсионные наночастицы (UCNP), и они содержат ионы металлов лантаноидов, таких как иттербий и эрбий. Первый поглощает короткий инфракрасный свет и передает его следующему элементу. А тот, в свою очередь, высвобождает его как видимый зеленый свет. Позже было установлено, что покрытие UCNP в специальных красках улучшает эту функцию. Но было сложно понять, почему именно так происходит.

Красители, по-видимому, деградировали почти сразу после воздействия света, и никто точно не знал, как красители взаимодействуют с поверхностью наночастиц.Эмори Чан, соавтор исследования.

Ученые из Berkeley Lab заявили, что поняли механизм и использовали эти знания для разработки более эффективных систем. Группа обнаружила, что лантаноиды в частицах приводят к тому, что красители входят в триплетное состояние, что позволяет объединять несколько инфракрасных фотонов в одиночные фотоны с видимым светом, более эффективно перенося энергию на лантаноиды.

Красители действуют как солнечные концентраторы молекулярного масштаба, передавая энергию из коротких инфракрасных фотонов в наночастицы.Джеймс Шук, соавтор исследования.

Основываясь на этом понимании, исследователи разработали новые UCNP, чтобы лучше использовать эффект триплета. После увеличения концентрации лантанидов в частицах, с 22 до 52 процентов, команда обнаружила, что их новые UCNP были в 33 000 раз ярче и в 100 раз эффективнее, чем до этого.

К сожалению, недостатком является то, что красители все еще очень нестабильны. Для проведения эксперимента элементы были помещены в азотную среду. Будущая работа будет сосредоточена на разработке защитных покрытий для UCNP.

Как только эти недостатки будут устранены, частицы могут быть использованы для создания солнечных элементов, которые могут собрать больше света. Поскольку они прозрачны для видимого света, их слой можно поместить поверх обычных солнечных элементов.

Наночастицы могут также использоваться в оптико-электронных системах и для биологической визуализации.

Филипп Дончев