Российские ученые нашли эффективный способ удешевить солнечные батареи

МОСКВА, 26 окт — РИА Новости. Ученые Института нанотехнологий в электронике, спинтронике и фотонике (ИНТЭЛ) Национального исследовательского ядерного университета МИФИ разработали технологию создания материала нового типа, состоящего из квантовых точек.  Результаты исследования, опубликованного в Journal of Physical Chemistry Letters, помогут разработать недорогие солнечные батареи, поглощающие солнечный свет в широком спектральном диапазоне.

Солнечная батарея и установка искусственного фотосинтеза
Физики создали солнечные батареи, преобразующие СО2 в топливо

Из-за сокращения запасов традиционного топлива человечество остро нуждается в альтернативных источниках энергии. Одним из таких источников является Солнце, чей свет можно преобразовать в электрическую энергию. Устройства, при помощи которых можно осуществить данный процесс, называются фотовольтаическими. На данный момент в их основе лежат неорганические полупроводниковые материалы на основе кремния. Но у них есть ряд существенных недостатков. Во-первых, коэффициент полезного действия кремниевой батареи ограничен. Он составляет около 20%, поскольку такие элементы не могут переработать весь спектр солнечного света и часть излучения просто проходит сквозь них. Во-вторых, производство кремниевых солнечных батарей — сложный и дорогостоящий процесс. Поэтому сегодня во всем мире активно исследуют возможность использования в батареях новых перспективных материалов, в частности органических и наногибридных полупроводников.

© Flickr / OregonDOTСолнечные батареи
Солнечные батареи

Когда мы говорим о квантовых точках, следует помнить, что они могут состоять не из одного, а из десятков атомов. Главной характеристикой этих объектов является изменение их свойств (например, оптических и электронных), происходящее при определенном размере и форме квантовой точки. В квантовом мире физические явления не могут быть объяснены привычными законами механики. Это микромир, принадлежащий электронам, фотонам, молекулам, атомам. В нем нет четких причин и следствий, к которым мы привыкли в макромире.

Искусственный интеллект
Ученые из "Сколтеха" предлагают создать квантовый искусственный интеллект
Квантовая механика представляет собой свод законов, с помощью которых можно рассмотреть происходящее в микромире как будто через бинокль. Поведение отдельно взятой частицы (например, электрона) может довольно серьезно повлиять на свойства объекта. В частности, изменения физических свойств квантовой точки являются следствием ограничения движения носителей заряда (электронов и дырок) в пространстве. В квантовой точке носители обездвижены по трем измерениям, они находятся в "энергетической яме".  

Между квантовыми точками носители заряда "путешествуют" за счет явления, называемого туннельным переходом. Так называется процесс, когда электрон "перепрыгивает" через энергетический барьер, "высота" которого больше полной энергии самого электрона. 

© Иллюстрация РИА Новости . Алина ПолянинаИллюстрация "путешествий" носителей зарядов в квантовых точках
Иллюстрация "путешествий" носителей зарядов в квантовых точках

В квантовых точках возникает эффект размерного квантования — меняются свойства кристалла, в частности электронно-оптические. Дело в том, что от количества атомов, образующих квантовую точку, зависит разность уровней энергии электронов и дырок, что влияет на диапазон поглощаемого света. 

"В опубликованной работе показано, что перенос заряда и энергии в конденсатах квантовых точек можно описывать сравнительно простым образом. Это существенно облегчает задачу теоретического моделирования транспорта носителей заряда, необходимого для оптимизации характеристик оптоэлектронных устройств на основе квантовых точек", — комментирует один из авторов работы, профессор кафедры физики конденсированных сред НИЯУ МИФИ Владимир Никитенко.

Изготовление конденсатов квантовых точек производится простыми недорогими методами, но для получения качественного покрытия необходимо тщательно подбирать условия изготовления, а также тип органических молекул, "сшивающих" квантовые точки между собой. 

Возможность замены лигандов позволяет менять расстояние между квантовыми точками и тем самым управлять эффективностью переноса энергии и заряда. В НИЯУ МИФИ освоили технологию замены лигандов при комнатной температуре, что значительно облегчает данный процесс.

"Наногибридные материалы с квантовыми точками могут быть использованы не только для создания фотовольтаических элементов или светодиодов, но и для более сложных полупроводниковых структур. Например, таких, которые могут быть использованы для создания высокочувствительных сенсоров нового поколения", — отмечает один из авторов работы, профессор кафедры физики микро- и наносистем НИЯУ МИФИ Александр Чистяков.

РИА Наука
Комментарии
20 пользователей оставили 27 комментариев
Ученых простимулировать, довести до ума технологию, запатентовать и наладить производство. И совершенствовать, совершенствовать и совершенствовать не останавливаясь на достигнутом.
Не всю жизнь нам нефть за бугор за баксы\евро гнать. Пора уже производить и продавать, то что другие еще долго не смогут сделать.
приветствую такие открытия, это действительно важно для человечества и уже даже не в будущем, в настоящем!
Наверх
Авторизация
He правильное имя пользователя или пароль
Войти через социальные сети
Регистрация
E-mail
Пароль
Подтверждение пароля
Введите код с картинки
He правильное имя пользователя или пароль
* Все поля обязательны к заполнению
Восстановление пароля
E-mail
Инструкции для восстановления пароля высланы на
Смена региона
Идет загрузка...
Произошла ошибка... Повторить
правила комментирования материалов

Регистрация пользователя в сервисе РИА Клуб на сайте Ria.Ru и авторизация на других сайтах медиагруппы МИА «Россия сегодня» при помощи аккаунта или аккаунтов пользователя в социальных сетях обозначает согласие с данными правилами.

Пользователь обязуется своими действиями не нарушать действующее законодательство Российской Федерации.

Пользователь обязуется высказываться уважительно по отношению к другим участникам дискуссии, читателям и лицам, фигурирующим в материалах.

Публикуются комментарии только на тех языках, на которых представлено основное содержание материала, под которым пользователь размещает комментарий.

На сайтах медиагруппы МИА «Россия сегодня» может осуществляться редактирование комментариев, в том числе и предварительное. Это означает, что модератор проверяет соответствие комментариев данным правилам после того, как комментарий был опубликован автором и стал доступен другим пользователям, а также до того, как комментарий стал доступен другим пользователям.

Комментарий пользователя будет удален, если он:

  • не соответствует тематике страницы;
  • пропагандирует ненависть, дискриминацию по расовому, этническому, половому, религиозному, социальному признакам, ущемляет права меньшинств;
  • нарушает права несовершеннолетних, причиняет им вред в любой форме;
  • содержит идеи экстремистского и террористического характера, призывает к насильственному изменению конституционного строя Российской Федерации;
  • содержит оскорбления, угрозы в адрес других пользователей, конкретных лиц или организаций, порочит честь и достоинство или подрывает их деловую репутацию;
  • содержит оскорбления или сообщения, выражающие неуважение в адрес МИА «Россия сегодня» или сотрудников агентства;
  • нарушает неприкосновенность частной жизни, распространяет персональные данные третьих лиц без их согласия, раскрывает тайну переписки;
  • содержит ссылки на сцены насилия, жестокого обращения с животными;
  • содержит информацию о способах суицида, подстрекает к самоубийству;
  • преследует коммерческие цели, содержит ненадлежащую рекламу, незаконную политическую рекламу или ссылки на другие сетевые ресурсы, содержащие такую информацию;
  • имеет непристойное содержание, содержит нецензурную лексику и её производные, а также намёки на употребление лексических единиц, подпадающих под это определение;
  • содержит спам, рекламирует распространение спама, сервисы массовой рассылки сообщений и ресурсы для заработка в интернете;
  • рекламирует употребление наркотических/психотропных препаратов, содержит информацию об их изготовлении и употреблении;
  • содержит ссылки на вирусы и вредоносное программное обеспечение;
  • является частью акции, при которой поступает большое количество комментариев с идентичным или схожим содержанием («флешмоб»);
  • автор злоупотребляет написанием большого количества малосодержательных сообщений, или смысл текста трудно либо невозможно уловить («флуд»);
  • автор нарушает сетевой этикет, проявляя формы агрессивного, издевательского и оскорбительного поведения («троллинг»);
  • автор проявляет неуважение к русскому языку, текст написан по-русски с использованием латиницы, целиком или преимущественно набран заглавными буквами или не разбит на предложения.

Пожалуйста, пишите грамотно — комментарии, в которых проявляется пренебрежение правилами и нормами русского языка, могут блокироваться вне зависимости от содержания.

Администрация имеет право без предупреждения заблокировать пользователю доступ к странице в случае систематического нарушения или однократного грубого нарушения участником правил комментирования.

Пользователь может инициировать восстановление своего доступа, написав письмо на адрес электронной почты moderator@rian.ru

В письме должны быть указаны:

  • Тема – восстановление доступа
  • Логин пользователя
  • Объяснения причин действий, которые были нарушением вышеперечисленных правил и повлекли за собой блокировку.

Если модераторы сочтут возможным восстановление доступа, то это будет сделано.

В случае повторного нарушения правил и повторной блокировки доступ пользователю не может быть восстановлен, блокировка в таком случае является полной.

Чтобы связаться с командой модераторов, используйте адрес электронной почты moderator@rian.ru или воспользуйтесь формой обратной связи.

Заявка на размещение пресс-релиза
Компания
Контактное лицо
Контактный телефон или E-mail
Комментарий
Введите код с картинки
Все поля обязательны к заполнению. Услуга предоставляется на коммерческой основе.
Заявка успешно отправлена