8844
У 1000 разів потужніша за сонячні панелі: як кераміка порушує закони фізики
— Енергетика
Групі експертів вдалося створити першу фотоелектричну кераміку з безпрецедентним потенціалом: вона суперечить законам фізики завдяки неймовірно малому розміру.
Про це пише видання ecoticias.com.
Чому ми використовуємо сонячні панелі? ETH Zurich представила останній винахід фотоелектричної енергії
Команда вчених з ETH Zurich розробила нову фотоелектричну кераміку, яка, як відомо, трансформує ринок сонячної енергії. Ця концепція прориву крізь керамічну плитку є «дивовижною», у тисячу разів ефективнішою, ніж сучасні фотоелектричні сонячні панелі на основі кремнію.
Доведено, що те, що робить цю кераміку такою особливою та має такі високі характеристики, полягає в тому, що вона має наноструктуру. Вона складається з двох найважливіших компонентів: матеріалу з хорошим коефіцієнтом поглинання світла та іншого матеріалу, який має провідність електрики (навіть кращу, ніж перовскіт і кремній).
У шарі, який поглинає світло, використовуються наночастинки оксиду алюмінію та перовскіту, оскільки ці два типи мають чудові властивості поглинання світла. Перовскіти включені у високостабільний оксид алюмінію, який, у свою чергу, захищає їх від тепла, вологи та механічного впливу.
Як працює
Коли сонячне світло потрапляє на кераміку, електрони в наночастинках перовскіту збуджуються та переходять на вищий енергетичний рівень. Потім ці збуджені електрони дуже ефективно збираються, транспортуються в кристали оксиду алюмінію, які є каналами в кераміці, і виводяться на поверхню для створення електричного струму.
Як була виготовлена ця фотоелектрична кераміка? У 1000 разів краще, ніж сонячні панелі
Ця специфічна структура та текстура дозволяють кераміці рівномірно накопичувати та зберігати енергію, що надходить від сонця, по всій її поверхні та досягати високої критичної температури реакції 1500 °C у всьому матеріалі. Це кращий прорив, ніж попередні конструкції сонячної батареї, де падаючий сонячний потік поступово зменшувався, коли він входив у реактор.
Справедливо назвати фотоелектричну кераміку, створену дослідниками ETH Zurich, революційною. Цей новий вид сонячних панелей виявився в 1000 разів міцнішим за старі кремнієві плати, орієнтовані на сонце. Цікаво, що це означає, що з одного квадратного метра кераміки можна виробити стільки ж електроенергії, скільки з тисячі квадратних метрів звичайної об’ємної сонячної панелі.
Дослідники використовують цю технологію, щоб спрогнозувати, що вона здатна постачати «практично безмежну безкоштовну електроенергію до дому та офісу». Кераміка має властивість розщеплювати молекули води на водень і кисень під сонячним світлом, що призводить до генерації та зберігання чистого водневого палива.
Експерти не можуть пояснити, як кераміка досягає такої температури
Ще одна цікава особливість цієї нової фотоелектричної кераміки полягає в тому, що вона виготовлена з тих самих елементів, що й інша кераміка, яка використовувалася протягом тисяч років. Однак новий тип наноструктури та підхід до її виробництва, який використала команда з ETH Zurich, перетворили цей старовинний матеріал на новаторське джерело енергії.
Дослідники також створили техніку використання 3D-друку для виробництва кераміки, таким чином привносячи аспект гнучких індивідуальних рішень на основі сонячної енергії, які фактично можуть бути включені в інфраструктурні системи та структури. Це може допомогти зробити сонячну енергію дешевшою та більш універсальною для багатьох цілей.
Крім того, завдяки можливості нагрівання кераміки до температур понад 1000 °C за допомогою концентрованого сонячного світла, можна розглядати її застосування в концентраційних сонячних електростанціях для високотемпературної обробки матеріалів, наприклад, цементу, сталі та інші випадки промислового використання.
Довідка Finance:
- 2023 рік відзначився геополітичними змінами та екологічними викликами, посиленням воєнних конфліктів та енергетичної кризи, що особливо відчула Україна. Energy Institute (EI) спільно з KPMG та Kearney оприлюднили 73-є щорічне видання Статистичного огляду світової енергетики 2024, де вперше представили повні глобальні енергетичні дані за 2023 рік. Аналіз даних енергетики за 2023 рік вказує на п’ять ключових моментів.
За матеріалами: Finance.ua
Поділитися новиною
