В 1000 раз мощнее солнечных батарей: керамический источник энергии нарушает законы физики

Фокус: Один квадратный метр керамического фотоэлемента может произвести столько же электроэнергии, сколько производят 1000 квадратных метров обычной солнечной батареи.

Группе экспертов из ETH Zurich удалось создать фотоэлектрическую керамику с беспрецедентным потенциалом. Она бросает вызов законам физики, имея невероятно маленький размер, пишет Еcoticias.

Фотоэлектрическая керамика в тысячу раз эффективнее современных солнечных панелей на основе кремния. Доказано, что особенностью этой керамики и ее высокими эксплуатационными характеристиками является наноструктура. Устройство состоит из двух важнейших компонентов: материала, который имеет хороший коэффициент поглощения света, и другого материала, который обладает хорошей проводимостью электричества (даже лучше, чем перовскит и кремний). В слое, поглощающем свет, используются наночастицы оксида алюминия и перовскита, поскольку эти два вещества обладают замечательными свойствами поглощения света.

Перовскиты включены в высокостабильный оксид алюминия, который, в свою очередь, защищает их от тепла, влажности и механического воздействия. Когда солнечный свет попадает на керамику, электроны в наночастицах перовскита возбуждаются и переходят на более высокий энергетический уровень. Эти возбужденные электроны затем эффективно собираются, формируются в кристаллы оксида алюминия и выносятся на поверхность для создания электрического тока.

Такая специфическая структура и текстура позволяют керамике равномерно аккумулировать и сохранять энергию, поступающую от солнца, по всей поверхности панели, и достигать высокой критической температуры реакции 1500 °C во всем материале. Новый тип солнечных панелей оказался в 1000 раз прочнее обычных кремниевых фотоэлементов, так как 1 кв. м керамики может произвести столько же электроэнергии, сколько производят 1000 кв. м обычной солнечной батареи.

Исследователи предполагают, что новая технология способна доставлять практически безграничное бесплатное электричество в дома и офисы. Керамика обладает способностью расщеплять молекулы воды на водород и кислород под воздействием солнечного света, что приводит к образованию и хранению чистого водородного топлива. Эксперты не могут объяснить, как керамика достигает такой температуры.

Еще одна интересная особенность фотоэлектрической керамики заключается в том, что она изготовлена ​​из тех же элементов, что и обычная керамика, которая используется уже тысячи лет. Однако новый тип наноструктуры и подход к ее производству, использованный командой из ETH Zurich, превратили этот старинный материал в революционный источник энергии.

Исследователи также разработали технологию использования 3D-печати для производства керамики, тем самым привнося аспект гибких, индивидуальных энергетических решений на основе солнечной энергии, которые фактически могут быть включены в инфраструктурные системы и конструкции. Это может помочь сделать солнечную энергию более дешевой и универсальной для многих целей. А благодаря возможности нагрева керамики до температур свыше 1000°С с помощью концентрированного солнечного света, можно рассмотреть ее применение в концентрирующих солнечных электростанциях для высокотемпературной обработки материалов, например, цемента, стали и другие случаи промышленного использования.

Ранее мы писали о то, что органическая солнечная панель превращает 20% света в электричество. Органические полупроводники предлагают жизнеспособную альтернативу фотоэлектрическим панелям на основе кремния по более низкой цене и с большей гибкостью.