Новосибирские физики сконструируют для лунной базы солнечные батареи
236
Освоение других планет - давняя мечта
человечества. Но ее невозможно реализовать, не решив энергетическую
проблему. Новосибирские физики предложили способ усовершенствовать
солнечные батареи для работы в космосе.
Главный недостаток
существующих преобразователей солнечного излучения в электричество -
низкий КПД. У традиционных кремниевых батарей он чуть выше десяти
процентов. Причина в том, что они настроены на кванты света с
определенной энергией, а большая часть спектра теряется впустую. Чтобы
решить эту проблему, конструируют многослойные батареи, эффективность
преобразования которых составляет уже 35 процентов. Увы, такие
устройства обходятся дорого и широкого применения пока не находят.
Ученые Института физики полупроводников (ИФП)
им. А. В. Ржанова СО РАН совместно с коллегами с завода "Экран ФЭП"
предложили новый тип вакуумного фотодиода, позволяющий эффективно
преобразовывать свет в электричество. КПД, по оценкам, составляет
пятьдесят процентов, и есть резерв для его увеличения.
В каком-то
смысле это возращение к хорошо забытому старому, ведь до начала эры
полупроводников вся электроника работала на вакуумных радиолампах.
-
В высококачественной аппаратуре для звукозаписи до сих пор используют
радиолампы, и звук получается чище, - отмечает научный сотрудник ИФП СО РАН
Олег Терещенко. - А что касается вакуумного фотодиода, то электроды в
нем не соприкасаются, и это позволяет конструировать анод независимо от
катода, не ориентируясь на то, как они будут сочетаться между собой.
Кроме того, в твердом теле значительная часть энергии выбитых светом
электронов тратится на нагревание. У нас же тепловых потерь практически
нет.
Сначала сибиряки оптимизировали катод - использовали арсенид
галлия, покрытый слоем оксида цезия толщиной в один атом. У такого
электрода очень низкая работа выхода - около одного электрон-вольта (для
сравнения: у большинства материалов - четыре-шесть электрон-вольт), то
есть электрон можно выбить, затратив минимум энергии. А это означает,
что будет работать весь спектр солнечного света.
- Мы освещали
катод в диапазоне длин волн 350-900 нанометров (на него приходится
максимум солнечной энергии излучения) и получали в цепи электрический
ток без приложения разности потенциалов, - отмечает доктор
физико-математических наук Олег Терещенко.
По оценкам ученых, коэффициент полезного действия вакуумного фотодиода - пятьдесят процентов и выше.
-
Сейчас мы приступаем к работам с анодом и планируем использовать пленку
из алмаза, что дополнительно улучшит характеристики преобразования
солнечной энергии в электричество, - продолжает Олег Терещенко. - Кроме
того, анод будет прозрачным, что позволит улавливать свет, приходящий с
разных сторон.
Но, как всегда, в бочке меда есть ложка
дегтя - использовать вакуумные солнечные батареи в земных условиях
слишком накладно. Иное дело - космос, где глубокий вакуум бесплатен.
Сибирские разработки могут найти применение на космических аппаратах
или, например, на лунной базе. Кстати, и изготавливать их также можно
вне Земли. В ИФП СО РАН не первый год работают над проектом по производству полупроводников на Международной космической станции.
- На орбите идеальные условия для производства полупроводниковых устройств, - подчеркивает замдиректора Института физики полупроводников
Олег Пчеляков. - Здесь "работают" огромный вакуумный насос и
естественное охлаждение. Крайне важно, что такая вакуумная "космическая
лаборатория" не имеет стен, ведь именно они являются основным источником
вредных примесей в чистом производстве.
Между тем
Ученые
из Университета ИТМО (Санкт-Петербург), Института имени Макса Планка
(Германия) и Белорусского госуниверситета синтезировали уникальный
материал, который может повысить эффективность солнечных батарей. По
данным исследователей, при попадании кванта света на пленку из
наноструктурированного оксисульфида висмута он выбивает не один (как в
обычных панелях из кремния), а два десятка электронов. Исследователи
рассчитывают, что новый материал позволит преобразовывать солнечную
энергию в электричество с высоким КПД.
Источники
Сибирские физики сконструируют солнечные батареи для лунной базы
Сибирские физики сконструируют солнечные батареи для лунной базы
Сибирские физики сконструируют солнечные батареи для лунной базы
Новости Новосибирска
Новосибирские физики будут получать энергию из космоса
Физики нашли способ повысить КПД солнечных батарей
Новосибирские физики конструируют солнечные батареи для лунной базы
Институт физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН совместно с ЗАО "Экран ФЭП" создали новый тип вакуумного фотодиода
Институт физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН совместно с ЗАО "Экран ФЭП" создали новый тип вакуумного фотодиода
Новосибирские физики конструируют солнечные батареи для лунной базы
Похожие новости
О «трех китах» квантовых технологий
307
Ученые СО РАН приоткрывают тайны разработок
1263
Алексей Шулунов: радиофотоника - одно из важнейших направлений электроники
401
В Новосибирске расмотрели альтернативы «мусорному» концессионеру
483
Флеш-память: исследования новосибирских ученых
874
Исследования группы российских ученых помогут при изучении новых полимерных материалов
181
Изобретение ИАиЭ СО РАН включено в Базу данных перспективных изобретений
433
Электрон похудел
1249
Как сделать жилье более доступным и экологичным?
66
Новосибирские учёные разрабатывают лазеры в зелёном диапазоне
1009