Breakthrough Crystal Tech ar putea face panourile solare mai eficiente și mai compacte
Privind înainte: O echipă de cercetători germani de la Universitatea Martin Luther Halle-Wittenberg a dezvăluit un progres semnificativ în tehnologia energiei solare, dezvăluind o metodă de creștere dramatică a cantității de electricitate pe care anumite materiale le pot genera atunci când sunt expuse la lumină. Abordarea lor implică stivuirea straturilor ultra-subțiri de diferite cristale într-o secvență precisă, rezultând un absorbant solar care depășește cu mult materialele tradiționale.
La baza acestei descoperiri, publicat în Science Advances, se află Barium Titanat (Batio₃), un material cunoscut pentru capacitatea sa de a converti lumina în electricitate, deși nu este foarte eficient pe cont propriu.
Oamenii de știință au descoperit că prin încorporarea straturilor subțiri de titanat de bariu între alte două materiale – titanatul de stronțiu și titanatul de calciu – ar putea crea o structură care produce semnificativ mai multă energie electrică decât titanul de bariu singur, chiar și în timp ce folosesc mai puțin.
Îmbunătățirea este izbitoare. Structurile stratificate au generat de până la 1.000 de ori mai multă energie electrică decât aceeași cantitate de titanat de bariu autonom. Cercetătorii au putut, de asemenea, să regleze acest efect prin ajustarea grosimii fiecărui strat, oferindu-le control asupra performanței sistemului.
„Lucrul important aici este că un material feroelectric este alternat cu un material paraelectric”, a declarat dr. Akash Bhatnagar, care a condus cercetarea, pentru The Brighter Side News. El a menționat că, deși materialele paraelectrice nu separă în mod natural sarcini electrice, ele pot acționa ca feroelectrice în condiții speciale, cum ar fi la temperaturi scăzute sau cu modificări ușoare ale structurii lor.
Știința din spatele acestui salt de performanță constă în modul în care interacționează straturile. Când aceste materiale sunt stivuite, capacitatea lor de a absorbi lumina și de a gestiona se modifică sarcinile electrice. Structura stratificată îmbunătățește absorbția luminii solare și facilitează generarea de sarcini electrice cu mișcare liberă, care sunt esențiale pentru producerea de energie electrică.
„Interacțiunea dintre straturile de zăpadă pare să conducă la o permisiune mult mai mare – cu alte cuvinte, electronii sunt capabili să curgă mult mai ușor datorită excitației de către fotonii ușori”, a spus Bhatnagar.
Pentru a construi noul material, echipa a folosit un laser cu putere mare pentru a vaporiza cristalele și a le reexamina în straturi cu doar 200 de nanometri grosime. În total, au creat o structură formată din 500 de straturi stivuite.
Când a fost testat sub lumină laser, curentul generat de acest „sandwich de cristal” a fost de până la 1.000 de ori mai puternic decât cel al titanatului de bariu pur de grosime similară, în ciuda utilizării a două treimi mai puțin din componenta fotoelectrică. Efectul s -a dovedit robust, rămânând aproape constant pe parcursul a șase luni.
Implicațiile pentru energia solară sunt de anvergură. Panourile realizate cu această tehnologie ar putea fi mult mai eficiente și necesită mai puțin spațiu decât celulele solare bazate pe siliciu actual, ceea ce le face deosebit de atractive pentru mediile urbane în care spațiul este limitat. Materialul este, de asemenea, mai simplu de fabricat și mai durabil, deoarece nu necesită ambalaje speciale.
În timp ce sunt necesare cercetări suplimentare pentru a înțelege pe deplin mecanismele de bază, rezultatele indică un viitor promițător pentru panourile solare și dispozitivele cu lumină ușoară. Prin stabilirea inteligentă a diferitelor materiale, oamenii de știință au deschis ușa pentru a genera energie electrică de la lumină mult mai eficient, transformând potențial modul în care efectuăm energia solară.
