Логотип AILINCOM AILINCOM
Прорыв: солнечные элементы с эффективностью выше 100%
Обложка сгенерирована ИИ
Vigor

Vigor

30 мар. 2026 г.
Основная категория
Энергетика и ресурсы · Возобновляемая энергия
Дополнительные
Технологии и инженерия · НанотехнологииТехнологии и инженерия · Возобновляемая энергия

Прорыв: солнечные элементы с эффективностью выше 100%

Прорыв: солнечные элементы с эффективностью выше 100%

Учёные разработали новый молекулярный подход, позволяющий солнечным элементам преобразовывать энергию с эффективностью выше 100%. Эта технология открывает путь к созданию солнечных панелей следующего поколения.

VigorПрорыв: солнечные элементы с эффективностью выше 100%
Новый подход к увеличению эффективности солнечных элементов

Исследователи разработали метод, позволяющий повысить эффективность преобразования солнечного света в энергию до уровня, превышающего 100%. Для этого была использована новая молекулярная система, способная увеличивать количество энергии, получаемой от солнечного излучения. Данный метод может стать основой для создания солнечных технологий следующего поколения.

Ограничения традиционных солнечных элементов

Солнечная энергия считается ключевым инструментом для сокращения использования ископаемого топлива и борьбы с изменением климата. Несмотря на то, что Солнце постоянно поставляет на Землю огромные объемы энергии, современные солнечные элементы способны улавливать лишь небольшую часть этого потока. Это связано с физическим пределом, который долгое время оставался непреодолимым.

Исследование и новый механизм

В работе, опубликованной 25 марта в Journal of the American Chemical Society, ученые из Университета Кюсю (Япония) совместно с коллегами из Университета Иоганна Гутенберга в Майнце (Германия) предложили способ преодоления этого барьера. Они применили молибденовый металлокомплекс, известный как «спин-флип» эмиттер, для захвата дополнительной энергии, возникающей при синлетном делении (SF). Этот процесс позволяет повысить эффективность преобразования света, что ранее считалось недостижимым.

С помощью данной технологии удалось достичь коэффициента преобразования энергии около 130%, что превышает традиционный предел в 100% и открывает путь к более совершенным солнечным элементам.

Принцип работы солнечных элементов и потери энергии

Солнечные элементы вырабатывают электричество, когда фотоны солнечного света попадают на полупроводник и передают энергию электронам, вызывая их движение и создавая электрический ток. Однако не все фотоны одинаково полезны: фотоны с низкой энергией (инфракрасные) не могут активировать электроны, а фотоны с высокой энергией (например, синий свет) теряют избыточную энергию в виде тепла. В результате солнечные элементы используют только около трети поступающего солнечного света. Это ограничение известно как предел Шокли-Квайссера.

Синлетное деление как способ увеличения энергии

Существует две основные стратегии для преодоления этого предела: преобразование низкоэнергетических инфракрасных фотонов в фотоны видимого диапазона с более высокой энергией и использование синлетного деления для генерации двух экситонов из одного фотона. В обычных условиях каждый фотон создает только один спин-синглетный экситон, но при SF этот экситон может разделиться на два низкоэнергетических спин-триплетных экситона, что потенциально удваивает доступную энергию. Некоторые материалы, такие как тетрацен, поддерживают этот процесс, однако эффективно захватывать такие экситоны было сложно.

Преодоление потерь энергии из-за FRET

Часть энергии может теряться из-за механизма резонансного переноса энергии Фёрстера (FRET) до того, как произойдет умножение экситонов. Для решения этой задачи был использован молибденовый «спин-флип» эмиттер, который позволяет избирательно захватывать умноженные триплетные экситоны после деления. В этой системе электрон меняет свой спин при поглощении или испускании ближнего инфракрасного света, что позволяет эффективно извлекать триплетную энергию, возникающую при SF. Точное регулирование энергетических уровней позволило минимизировать потери от FRET и обеспечить эффективное извлечение умноженных экситонов.

Экспериментальные результаты и перспективы

В сочетании с материалами на основе тетрацена в растворе система успешно собирала энергию с квантовым выходом около 130%. Это означает, что примерно 1,3 молибденовых металлокомплекса активировались на каждый поглощённый фотон, что превышает обычный предел и демонстрирует создание большего числа носителей энергии, чем поступило фотонов.

Исследование находится на этапе доказательства концепции, однако полученные результаты могут стимулировать дальнейшие работы по объединению синлетного деления и металлокомплексов. Это открывает перспективы не только для солнечной энергетики, но и для светодиодов и новых квантовых технологий. В будущем планируется интеграция этих материалов в твердофазные системы для повышения эффективности передачи энергии и приближения к практическому применению в солнечных элементах.

#энергия#квантовые_технологии#эффективность#солнечные_элементы#синлетное_деление#молибден
0 —

Комментарии (0)

Горячее

Qnap анонсировала новые NAS для видеопроизводства

2 окт. 2026 г.02.10.2026 · 0 реакций

Tesla открыла кредитные линии на $30 млрд

2 окт. 2026 г.02.10.2026 · 0 реакций

Авиаперевозки растут, но новые правила усложняют рынок

1 окт. 2026 г.01.10.2026 · 0 реакций
Рекомендуемое
Облачные вычисления

Qnap анонсировала новые NAS для видеопроизводства

Qnap представила три новые NAS-системы, ориентированные на задачи видеопроизводства и оснащённые портами USB4 для высокой скорости передачи данных. Устройства поддерживают различные режимы подключения и рассчитаны на использование жёстких дисков и SSD большой ёмкости.

Финансовый анализ

Tesla открыла кредитные линии на $30 млрд

Tesla открыла кредитные линии на 30 миллиардов долларов для финансирования крупных инвестиций на фоне снижения прибыли и роста капитальных затрат. Новое соглашение расширяет финансовые возможности компании в условиях давления на бизнес.

Транспортная логистика

Авиаперевозки растут, но новые правила усложняют рынок

Авиаперевозки становятся всё более важной частью логистики, особенно на фоне нестабильности морских перевозок. Однако новые правила оформления авианакладных создают дополнительные сложности и риски для участников рынка.