Noile celule solare vor fi mai eficiente prin blocarea vibrațiilor

Blocarea vibrațiilor va duce la un control mai bun al fotonilor și, implicit, la creșterea eficienței procesului de producere al energiei.

Un studiu recent, desfășurat de către Laboratorul Național Oak Ridge (ORNL) al Departamentului Energiei și Universitatea Tennesse, SUA,  a dezvăluit o modalitate de a încetini fononii, undele care transportă căldura. Descoperirea ar putea îmbunătăți noile celule solare, care transformă lumina soarelui în electricitate mai eficient decât celulele solare convenționale, notează Tech Xplore.

• Când vor deveni tehnologiile cuantice parte din viața de zi cu zi?
• De ce o pagină de pe Wikipedia a fost blocată pentru editare

„Am arătat că timpul de transport termic și timpul de răcire a purtătorului de sarcină pot fi manipulate prin schimbarea masei atomilor de hidrogen dintr-un material fotovoltaic”, a spus Michael Manley al ORNL. „Această cale de extindere a duratei de viață a purtătorilor de sarcină evidențiază noi strategii pentru realizarea unei eficiențe record de conversie în noile celule solare”.

Mahshid Ahmadi, de la Universitatea Tennesse, a adăugat: „Reglarea dinamicii moleculelor organice poate permite controlul fononilor (n.r. o cvasiparticulă) importanți pentru conductivitatea termică în perovskitele organometalice”. Aceste materiale semiconductoare oferă rezultate promițătoare pentru aplicațiile fotovoltaice.

Creșterea eficienței celulelor solare

Oamenii de știință au descoperit o modalitate de a inhiba răcirea sarcinii irosite prin schimbarea unui izotop mai ușor cu unul mai greu într-un perovskit organometalic. Când lumina soarelui lovește o celulă solară, fotonii creează purtători de sarcină într-un material absorbant. Celulele solare purtătoare de energie caldă transformă rapid energia purtătorilor de sarcină în energie electrică înainte ca aceasta să fie pierdută sub forma căldurii reziduale. Prevenirea pierderii de căldură este o mare provocare pentru aceste celule solare, care au potențialul de a fi de două ori mai eficiente decât celulele solare convenționale.

Eficiența de conversie a celulelor solare convenționale de perovskit s-a îmbunătățit de la 3% în 2009 la peste 25% în 2020. Un dispozitiv bine proiectat ar putea obține o eficiență teoretică de conversie care se apropie de 66%.

Studiul  a fost publicat în Science Advances.

Citește și:

Revoluţie în industria energiei regenerabile! Savanţii au creat panouri solare care sunt de două ori mai eficiente

Următoarea generație de celule solare a trecut de testele agențiilor internaționale

Atomii ”dansatori” scot la iveală mecanismul care stă la baza funcţionării unei noi clase de celule solare mai eficiente

Perovskitul, minereul minune din care pot fi realizate celule solare care rezistă până la 10.000 de ore