Другой способ увеличения эффективности батарей заключается в фильтрации света, чтоб полупроводнику доставались только фотоны подходящей частоты, которые он мог бы отлично перерабатывать в электричество. Таковы, например, голографические солнечные батареи.
Но, оказывается, вероятен совершенно другой подход к решению этой трудности — очень роскошный.
Представьте, что некоторая система либо некоторый процесс будут преобразовывать все фотоны падающего солнечного света в фотоны только одной частоты, той хорошей, на которую рассчитан фотоэлектрический преобразователь. Тогда КПД батареи можно было бы поднять до умопомрачительно высочайшего уровня.
Стоп, стоп! Но разве сам этот процесс преобразования частот не будет отымать энергию? И станет ли такое преобразование прибыльным? Учёные молвят, что всё можно организовать так, что утрат фактически не будет.
Bavaria Solar Park — одно из больших "солнечных полей" Европы. Генерирует до 10 мегаватт мощности (фото PowerLight).
Достойные внимания опыты провела не так давно объединённая команда физиков из Института исследования полимеров Макса Планка в Майнце (Max Planck Institut für Polymerforschung, Mainz) и лаборатории материаловедения Sony в Штутгарте (Sony Materials Science Laboratory, Stuttgart).
Исследователи направляли на ёмкость с водянистым веществом луч зелёного цвета, а на выходе выходил голубий луч.
Принципиально отметить, что этот процесс, при котором два фотона низкой энергии преобразовывались в один высокоэнергетический фотон, ранее демонстрировался только с лазерными лучами, причём при высочайшей плотности энергии в пучке. А вот сейчас учёные показали тот же "фокус" с обыденным светом, ведь их конечная цель — преобразование солнечных лучей, падающих на фотоэлектрическую батарею.
Как работает этот собственного рода синтез фотонов? В растворе, сделанном экспериментаторами, находятся два вида специфичных молекул: так именуемые "антенны" и "эмиттеры".
Молекула-антенна захватывает фотон с частотой, соответственной зелёному свету, и перебегает на более высочайший энергетический уровень. Но находится на нём не так длительно, а отдаёт эту энергию молекуле-эмиттеру, как та окажется вблизи. Отдав квант, антенна ворачивается в невозбуждённое состояние, чтоб принять очередной фотон, а вот эмиттер перепрыгивает на высочайший энергетический уровень и ждёт.
А ждёт он, когда рядом окажется ещё одна такая же молекула-эмиттер, и тоже в возбуждённом состоянии. Тогда одна из их отдаёт энергию 2-ой, после этого ворачивается на начальный энергетический уровень. 2-ой же эмиттер, стало быть, получает уже энергию 2-ух, так сказать, "зелёных фотонов", которую испускает одной порцией в виде единственного "фотона голубого цвета".
Солнечные лучи приносят примерно по 1 кв мощности на каждый квадратный метр земной поверхности, но пока мы можем превращать в электричество только наименьшую долю этой энергии (фото с веб-сайта thomashawk.com).
Таким макаром, энергия никуда не исчезает и не откуда не добавляется. Сколько ватт свалилось на квадратный сантиметр в секунду, столько и будет излучено с другой стороны установки. Но на другой частоте. Процесс этот кое-чем припоминает те, что происходят в рабочем теле лазера, только речь идёт не о лазерном излучении, а об обыкновенном.
Чтоб всё работало как часы и не было утрат энергии, учёным пришлось поломать голову, подбирая подходящие вещества для антенн и эмиттеров. На эти роли подошли октаэтилпорфирин платины и дифинилантрацен.
И это — только для зелёно-синего преобразования частоты. Но создатели работы молвят, что в раствор можно ввести целый комплекс различных антенн и эмиттеров, подобрав их так, чтоб они реагировали на различные частоты падающего света, а источали — причём все, — только одну частоту. Тот же голубий свет, например.
Представьте, что на такую установку падает белоснежный цвет, а выходит голубий, но не отфильтрованный цветным стеклом (понятно, тогда яркость была бы во много раз ниже), а перевоплощенный, с этим же количеством энергии, что содержалось в начальном свете. Если за таким преобразователем поставить солнечную батарею, то получится система с очень высочайшим КПД.
Правда, до чудо-батарей ещё далековато. Бак с водянистым веществом не устраивает создателей по конструктивным причинам, но они говорят, что того же эффекта преобразования частот солнечного света можно достигнуть и в твёрдом растворе — добавляя подходящие антенны и эмиттеры в толщу прозрачного полимера.
Это последующий шаг в развитии новейшей технологии, с которым исследователи как раз экспериментируют в текущее время. Также они подбирают другие вещества, чтоб научиться преобразовывать в одну частоту широкий диапазон падающих лучей.
Когда солнечные батареи, оснащённые таким необычным фильтром, появятся в магазинах — предсказать трудно. Но ясно, что в дальнейшем солнечные электростанции сумеют играть более вескую роль в энергетике планетки, чем в текущее время.
ужс я даже не могу представить как это больно 