8843
В 1000 раз мощнее солнечных панелей: как керамика нарушает законы физики
— Энергетика
Группе экспертов удалось создать первую фотоэлектрическую керамику с беспрецедентным потенциалом: она противоречит законам физики из-за невероятно малого размера.
Об этом пишет издание ecoticias.com.
Почему мы используем солнечные панели? ETH Zurich представила последнее изобретение фотоэлектрической энергии
Команда ученых из ETH Zurich разработала новую фотоэлектрическую керамику, которая, как известно, трансформирует рынок солнечной энергии. Эта концепция прорыва сквозь керамическую плитку «удивительная», в тысячу раз эффективнее, чем современные фотоэлектрические солнечные панели на основе кремния.
Доказано, что-то, что делает эту керамику такой особенной и обладает столь высокими характеристиками, заключается в том, что она имеет наноструктуру. Она состоит из двух важнейших компонентов: материала с хорошим коэффициентом поглощения света и другого материала, имеющего проводимость электричества (даже лучше, чем перовскит и кремний).
В поглощающем свет слое используются наночастицы оксида алюминия и перовскита, поскольку эти два типа обладают превосходными свойствами поглощения света. Перовскиты включены в высокостабильный оксид алюминия, который в свою очередь защищает их от тепла, влаги и механического воздействия.
Как работает
Когда солнечный свет попадает на керамику, электроны в наночастицах перовскита возбуждаются и переходят на более высокий энергетический уровень. Затем эти возбужденные электроны очень эффективно собираются, транспортируются в кристаллы оксида алюминия, являющиеся каналами в керамике, и выводятся на поверхность для создания электрического тока.
Как была изготовлена фотоэлектрическая керамика? В 1000 раз лучше, чем солнечные панели
Эта специфическая структура и текстура позволяют керамике равномерно накапливать и сохранять энергию, поступающую от солнца, по всей ее поверхности и достигать высокой критической температуры реакции 1500 °C во всем материале. Это лучший прорыв, чем предыдущие конструкции солнечной батареи, где падающий солнечный поток постепенно уменьшался при входе в реактор.
Справедливо назвать фотоэлектрическую керамику, созданную исследователями ETH Zurich, революционной. Этот новый вид солнечных панелей оказался в 1000 раз прочнее старых кремниевых плат, ориентированных на солнце. Интересно, что это означает, что с одного квадратного метра керамики можно выработать столько же электроэнергии, сколько с тысячи квадратных метров обычной солнечной панели.
Исследователи используют эту технологию, чтобы спрогнозировать, что она способна поставлять практически безграничную бесплатную электроэнергию в дом и офис. Керамика обладает свойством расщеплять молекулы воды на водород и кислород под солнечным светом, что приводит к генерации и хранению чистого водородного топлива.
Эксперты не могут объяснить, как керамика достигает такой температуры
Еще одна интересная особенность этой новой фотоэлектрической керамики состоит в том, что она изготовлена из тех же элементов, что и другая керамика, которая использовалась в течение тысяч лет. Однако новый тип наноструктуры и подход к ее производству, использованный командой из ETH Zurich, превратили этот старинный материал в новаторский источник энергии.
Исследователи также создали технику использования 3D-печати для производства керамики, таким образом привнося аспект гибких индивидуальных решений на основе солнечной энергии, которые фактически могут быть включены в инфраструктурные системы и структуры. Это может помочь сделать солнечную энергию более дешевой и более универсальной для многих целей.
Кроме того, благодаря возможности нагрева керамики до температур свыше 1000 °C с помощью концентрированного солнечного света можно рассматривать ее применение в концентрационных солнечных электростанциях для высокотемпературной обработки материалов, например цемента, стали и другие случаи промышленного использования.
Справка Finance:
- 2023 год отметился геополитическими изменениями и экологическими вызовами, усилением военных конфликтов и энергетического кризиса, что особенно ощутила Украина. Energy Institute (EI) совместно с KPMG и Kearney обнародовали 73-е ежегодное издание Статистического обзора мировой энергетики за 2023 год. Анализ данных энергетики за 2023 год указывает на пять ключевых моментов.
По материалам: Finance.ua
Поделиться новостью
