Поддержать TUT.BY
142 дня за решеткой. Катерина Борисевич
Коронавирус: свежие цифры
  1. «Больше 1000 долларов за две недели». Бухгалтер на пенсии открыла онлайн-школу и учит печь хлеб
  2. Пассажиры автобуса, которых не пустили в Украину из-за поддельных ПЦР-тестов, рассказали подробности
  3. Умер муж королевы Великобритании принц Филипп. Ему было 99 лет
  4. Налоговики создадут «супербазу» доходов населения. Какую информацию включат в нее
  5. Полчаса процедуры, два дня страданий. Как я сделала прививку от коронавируса
  6. Прокурор: Протесты в Беларуси начались и из-за блогеров из Бреста. Обвиняемых лишили слова в суде
  7. В Украину не пустили автобус из Беларуси: у всех 35 пассажиров — поддельные справки о ПЦР-тестах
  8. Последняя официальная статистика по коронавирусу в Беларуси: за сутки умерло 10 человек
  9. Глава Минска задумался об отказе от участков под паркинги у МКАД. И вот почему он прав
  10. Что сейчас происходит между Россией и Украиной и при чем тут Беларусь: поясняем простыми словами
  11. История одного фото. Как машинист метро и его коллеги помогали пассажирам после взрыва 11 апреля 2011 года
  12. Роман одного из самых известных белорусских писателей отправили на экспертизу
  13. В Беларуси хотят разрешить создавать партии только постоянно проживающим в стране гражданам
  14. Врач объясняет, откуда берется шум в ушах и как от него избавиться
  15. «Этот магазин для всех». В Минске открывается гастромаркет FishFood, где закупаются рестораны
  16. МВД прокомментировало жалобы на условия в ИВС на Окрестина и в Жодино и показало видео из изолятора
  17. Закроем наши посольства там, где они не приносят отдачи? С кем мы успешно торгуем, а с кем — просто дружим
  18. Доски стали «золотыми»: пиломатериалы подорожали в два раза. Разбираемся, что происходит
  19. «Радость — лучшее лекарство». Витебский бизнесмен начал рисовать 3 года назад, когда заболел раком
  20. «У Лукашенко нет опоры в госаппарате». Латушко рассказал про новые санкции и транзит власти
  21. Оценивает по походке. История бывшего балетмейстера, который в 74 года работает фитнес-тренером
  22. «Затеял игру в президентство». В суде над Бабарико допросили свидетеля в наручниках и озвучили жалобы
  23. В Беларуси не хватает более 2 тысяч врачей и столько же — медсестер. В Минтруда рассказали про дефицит специалистов
  24. «Не надо изобретать велосипед». Минский архитектор показал, как выглядит его загородный дом
  25. С осторожным оптимизмом. Как безвизовый Гродно, потерявший туристов и деньги, ждет новый сезон
  26. «Джинн злобно загоняется в бутылку». Большое интервью с многолетним журналистом президентского пула
  27. Какие курсы доллара и евро установили обменники на выходные
  28. «Папа сказал: «Будешь делить имущество — ты мне не дочь. Я крысу не растил». Интервью с Таис Рыбакиной
  29. В Мингорисполком подана заявка на проведение «Чернобыльского шляха»
  30. За прошлый год белорусов стало меньше на 60 тысяч


Группа немецких физиков и инженеров сообщила о создании фотоэлемента с рекордно высокой эффективностью. КПД новой разработки составляет 44,7 процента, что на 0,3 процента выше показателя представленного в июне 2013 года фотоэлемента, созданного специалистами компании Sharp. Подробности приведены на официальном сайте Института солнечной энергии Общества Фраунгофера.

Фото: Fraunhofer ISE
Фото: Fraunhofer ISE

Экспериментальный фотоэлемент площадью всего в 5,2 квадратных миллиметра выдал ток в 192,1 миллиампера при напряжении до трех с половиной вольт. Измеренное немецкими специалистами значение КПД характеризует работу фотоэлемента при освещении концентрированным солнечным светом: их разработка (как, впрочем и все аналогичные устройства) обладает максимальной эффективностью при помещении в фокус вогнутого зеркала. Собрав в 297 раз больше света, чем падает на поверхность в обычных условиях и применив четырехуровневую схему фотоэлемента, КПД солнечных батарей удалось вывести на ранее недоступный уровень (плюс 0,3 процента к рекорду июня 2013 года и больше процента к показателю немецкой группы в мае, 43,6 процента).

Четырехуровневая схема означает сочетание в одном устройстве четырех полупроводниковых элементов, каждый из которых оптимизирован для поглощения квантов света с определенной энергией. Так как солнечный свет имеет достаточно широкий спектр, то применение всего одного полупроводникового перехода малоэффективно: фотоны с большей или меньшей энергией окажутся бесполезны. Наращивание числа полупроводниковых слоев, впрочем, тоже имеет свои недостатки, самым очевидным из которых является возрастание технологической сложности и стоимости устройства. В новой разработке немецких специалистов применены два перехода с максимумом эффективности в оптическом диапазоне и два рассчитанных на ближнее инфракрасное излучение.

Эффективность отдельных элементов. График: Fraunhofer ISE
Эффективность отдельных элементов. График: Fraunhofer ISE


По горизонтали - длина волны в нанометрах (видимый свет заканчивается на отметке около 730 нанометров, правее идет ИК-излучение). По вертикали - теоретическая эффективность квантового поглощения одной из четырех полупроводниковых структур. Обратим внимание, что это идеальный показатель, реальный КПД будет намного ниже из-за термодинамических ограничений. Научные статьи с расчетом этих потерь представлены еще в 1980-х годах.

Теоретически КПД солнечных батарей лимитирован как ограниченной чувствительностью полупроводниковых элементов к энергии квантов света, так и рядом других факторов. Идеальная батарея должна быть совершенно черной, не греться и иметь равное нулю электрическое сопротивление. Проведенные еще в 1980-х годах термодинамические расчеты показали, что одноэлементные солнечные батареи в принципе не могут иметь КПД выше 37 процентов, а сомнительная с точки зрения практической реализации 36-уровневая схема не сможет выбраться за отметку в 76 процентов. Кроме того, системы фокусировки света тоже неидеальны и одна лишь фокусирующая линза снижает теоретически возможный КПД со ста процентов до 89. В качестве альтернативы солнечным батареям можно использовать либо нагрев теплоносителя, который затем будет вращать турбину (такая схема, впрочем, тоже далека от стопроцентной эффективности), либо массив наноантенн. Наноантенны работают с инфракрасными и световыми волнами так же, как обычные антенны с радиоволной, то есть переводят колебания электромагнитного поля напрямую в электрический ток. 
-20%
-50%
-15%
-30%
-20%
-40%
-50%