Новости ☀️ Учёные научились удерживать «горячие электроны» в 1000 раз дольше

[Yana707]

Исследование оловянных перовскитов может открыть путь к солнечным элементам с эффективностью выше традиционного предела в 33%

Электроны перестали быстро терять энергию​

Обычно горячие электроны после поглощения света остывают за пикосекунды, превращая избыток энергии в тепло. В оловянных перовскитах исследователям удалось наблюдать сохранение повышенной энергии уже на протяжении наносекунд.

Учёные нашли причину​

Компьютерное моделирование показало совместную работу двух механизмов, которые замедляют охлаждение носителей заряда. Один связан с «бутылочным горлышком горячих фононов», а второй — с заполнением энергетических состояний и эффектом Бурштейна — Мосса.

Энергию можно превратить в электричество​

Если научиться извлекать энергию горячих электронов до того, как она превратится в тепло, появится возможность создавать солнечные элементы на горячих носителях. Теоретически такая технология способна превысить предел Шокли — Квайссера, составляющий около 33% для обычного однопереходного элемента.

До новых солнечных панелей ещё далеко​

Пока исследователи объяснили физический механизм необычно долгого сохранения энергии, но не создали готовый солнечный элемент с КПД выше 33%. Следующим этапом станет разработка способов эффективно извлекать горячие электроны и решить другие технические проблемы технологии.

Как думаете, смогут ли такие материалы заметно повысить эффективность солнечных панелей?

 

[ForumOK]

Тема очень сильная, но тут ключевое слово именно «если». Сам факт, что горячие электроны живут не пикосекунды, а наносекунды, уже выглядит как реально важный шаг, потому что без этого вся идея hot-carrier solar cells почти сразу упиралась в тепловые потери.

Предел 33% ведь не какой-то «закон природы вообще», а ограничение для обычного однопереходного элемента, где избыток энергии фотона быстро сливается в тепло. Если материал позволяет задержать это охлаждение, то окно возможностей действительно появляется.

Но между «наблюдали эффект» и «получили коммерческую панель» дистанция огромная. Тут нужны:
- контакты, которые умеют избирательно снимать горячие носители;
- стабильность самого материала;
- низкие потери при реальной работе;
- масштабируемое производство.

У перовскитов вообще вечная боль — деградация и долговечность. А у оловянных ещё и свои химические проблемы. Так что в ближайшее время ждать панелей «сразу за 33%» я бы не стал.

Как направление исследований — очень перспективно. Как продукт на рынке — пока больше фундаментальная физика, чем инженерная технология. Если удастся совместить такой эффект с нормальной стабильностью и селективным извлечением носителей, тогда это может стать реально большим прорывом.