За солнечными батареями будущее
Солнечные батареи современного типа ограничены. Ограничение заключается в том плане, что для них невозможно преобразование света с низкой частотой, и соответственно, имеющее низкую энергию излучения. По крайней мере, на сегодняшний день. Но «обойти» систему возможно, путем монохромизации прямых солнечных лучей, которые попадают непосредственно на батарею. При этом энергия, попадающая на батарею, не должна терять свою силу.
Множество научных лабораторий изучают и создают способы получения солнечными батареями более объемной энергии, путем поглощения широкого диапазона волн. Множество работ по созданию солнечных батарей на основе полупроводниковых материалов наглядно показывали, что преобразовывать фотоны сразу нескольких частот в ток, возможно. Данные работы ведутся не один год, и успехов добилось не мало ученых, но товар, который был бы рассчитан на массового потребителя и производился бы в достаточном количестве, не существует.
Один из методов повышения эффективности батарей - фильтрация света, при которой на полупроводник попадали бы фотоны нужной частоты, и он мог их эффективно перерабатывать в электричество.
Однако, можно попробовать преобразовывать все фотоны солнечного света в фотоны одной, оптимальной частоты, на которую рассчитан фотоэлектрический преобразователь, тогда КПД батареи был бы очень высок.
Интересные опыты провела недавно объединённая команда физиков из Института исследования полимеров Макса Планка в Майнце и лаборатории материаловедения Sony в Штутгарте. При направлении на ёмкость с жидким раствором луч зелёного цвета на выходе становился синим, этот процесс отобразил, как два фотона низкой энергии преобразовывались в один высокоэнергетический фотон. Конечная цель исследователей – преобразование солнечных лучей, падающих на фотоэлектрическую батарею.
В созданном растворе есть 2 вида специфических молекул: «антенны» и «эмиттеры». Первые захватывают фотон и переходит на более высокий энергетический уровень, где отдаёт эту энергию молекуле-эмиттеру, после чего молекула-антенна возвращается в невозбуждённое состояние. Молекула-эмиттер ждёт вторую в таком же возбуждённом состоянии и отдаёт ей энергию, после чего возвращается на исходный энергетический уровень, Второй эмиттер энергию двух «зелёных фотонов» излучает одной порцией «синего».
Т.о. энергия никуда не исчезает, просто на выходе получаем другую частоту.
Роль антенн и эмиттеров выполняют октаэтилпорфирин платины и дифинилантрацен. Они подошли только для этого преобразования, однако учёные утверждают, что подобрав необходимые антенны и эмиттеры можно достичь требуемого результата.
Создатели утверждают, что такого же эффекта преобразования частот солнечного света можно добиться и в твёрдом растворе - добавляя подходящие антенны и эмиттеры в толщу прозрачного полимера. Также они пытаются найти вещества, которые позволят преобразовывать широкий спектр падающий лучей в одну частоту. Неизвестно, когда учёным удастся реализовать свои задумки, но всё же если это случится – то в будущем солнечные электростанции будут играть более весомую роль в энергетике планеты.
|
