Израильские и немецкие ученые развивают применение полупроводников для получения энергии Солнца
25.04.2021 13:48Новый метод измерения эффективности полупроводников открывает путь к созданию более эффективных фотоэлектрохимических элементов.
Новые открытия израильских ученых из Техниона, университета им. Бен-Гуриона и Берлинского центра материалов и энергии имени Гельмгольца углубляют наше понимание роли полупроводников в получении солнечной энергии.
Фотоэлектрические солнечные элементы - это устройства, преобразующие солнечный свет в электроэнергию. Однако солнечный свет доступен только несколько часов в день. Чтобы использовать его ночью или в пасмурные дни и обеспечить стабильное снабжение чистой энергией, ее необходимо накапливать. Один из подходов к этому - заряжать аккумуляторные батареи в течение дня, используя солнечную энергию, и разряжать их в сеть в ночное время. Для этого требуется крупномасштабное аккумуляторное хранилище, которое увеличивает стоимость солнечной энергии и эффективно только на краткий срок. Для длительного сезонного хранения требуются другие решения.
Другой подход, который является предметом исследований профессора Авнера Ротшильда из Техниона и его исследовательской группы, заключается в использовании фотоэлектрохимических элементов для преобразования солнечного света не в электричество, а в водородное топливо, получаемое путем расщепления молекул воды на водород и кислород. Накопленный водород может быть использован позже для производства электроэнергии или для других целей, таких как отопление, заправка электромобилей на топливных элементах и различные промышленные процессы, такие как производство стали, нефтехимическая очистка и производство аммиака.
В основе фотоэлектрических и фотоэлектрохимических солнечных элементов лежит полупроводниковый фотопоглотитель - материал, способный поглощать фотоны и генерировать свободные носители заряда (электроны и "дырки"), которые создают ток. Но там, где в коммерческих солнечных элементах для этой цели используется кремний, фотоэлектрохимические элементы должны полагаться на другие материалы, которые демонстрируют большую совместимость с условиями, в которых элемент должен работать, например, стабильность в водных электролитах. Перспективным материалом для этой цели является гематит, распространенная форма оксида железа, химический состав которой подобен составу ржавчины.
Однако до сих пор гематит разочаровывал ученых: несмотря на 50 лет усилий, он дает менее 50% теоретической эффективности преобразования солнечной энергии. И вот теперь группа профессора Ротшильда в своей статье в журнале Nature Materials дала исчерпывающее объяснение этому "упрямству" гематита и представила новый способ оценки фактического предела эффективности как гематита, так и других полупроводников.
Ученые обнаружили, что потеря эффективности в гематите вызвана не только рекомбинацией носителей заряда (хорошо известным эффектом, поддающимся компенсации), но также эффектами внутреннего взаимодействия света с веществом, которые компенсировать невозможно. Согласно их гипотезе, часть электронов, возбужденных поглощенными фотонами, переходят в электронные состояния, которые не могут свободно перемещаться внутри материала, а поглощенные ими фотоны «тратятся впустую».
Используя ультратонкую (7 нм) гематитовую пленку, группа смогла измерить эффект в зависимости от длины волны, извлекая так называемый спектр эффективной фотогенерации. В сотрудничестве с исследовательской группой профессора Роэля ван де Крола из Института солнечного топлива в центре им. Гельмгольца они измерили аналогичный спектр с помощью другого метода, основанного на микроволновом диапазоне, подтвердив свои результаты. Низкая производительность гематитовых фотоэлектродов для преобразования и хранения солнечной энергии оказалась их фундаментальным свойством.
Новый метод измерения, созданный исследователями, позволит охарактеризовать другие материалы так же, как гематит, и собрать точные данные об их "пороге эффективности" и взаимодействии света и вещества в коррелированных электронных материалах с нетривиальными оптоэлектронными свойствами. Это откроет путь к более эффективному строительству фотоэлектрохимических ячеек, расширит наши возобновляемые источники энергии и позволит увеличить производство экологически чистого водородного топлива.
В исследовании приняли участие: д-р Дэниел Грейв, ученый факультета материаловедения Университета им. Бен-Гуриона в Негеве; Д-р Дэвид Эллис, Ифат Пикнер, д-р Хен Дотан, д-р Асаф Кей и проф. Авнер Ротшильд из Департамента материаловедения и инженерии и энергетической программы в Технионе; а также д-р Мориц Кёльбах, Патрик Шнелл, д-р Фатва Абди, д-р Деннис Фридрих и профессор Роэль ван де Крол из Института солнечного топлива в Центре им. Гельмгольца в Берлине. Исследование финансировалось Центром передовых исследований PAT при поддержке Израильского научного фонда.
Источник: MFA
Фото: Ифат Пикнер, д-р Дэниел Грейв, проф. Авнер Ротшильд, д-р Дэвид Эллис / Технион
Читайте также:
Израильские ученые разработали новый метод очистки сточных вод
Технология дает возможность селективно очищать воду, сохраняя необходимые растениям минералы....
Изобретение ученых Техниона - технология толщиной в один атом
Разработки израильских исследователей открывают путь к созданию нового поколения миниатюрных и гораздо...
В Израиле разработали самодезинфицирующуюся защитную маску
Дезинфекция осуществляется слаботочным нагреванием углеродного слоя в маске....
Исследователи Техниона создали симулятор стратегии выхода из кризиса коронавируса
Новый симулятор предназначен содействовать официальным лицам в управлении...
Технология израильского Техниона поможет дышать недоношенным младенцам
Модель дыхательной системы новорожденного позволяет определить причины травм, вызываемых аппаратом...Лента новостей:
Бойцы «Дувдеван» задержали в Кабатии подозреваемого, готовившего теракт
Бойцы спецподразделения «Дувдеван» задержали в Кабатии...
ЦАХАЛ: трое военнослужащих ранены в Южном Ливане, один — тяжело
Трое военнослужащих Армии обороны Израиля получили ранения в результате падения ударного беспилотника на...
Кнессет поддержал законопроект о самороспуске в предварительном чтении
Кнессет одобрил в предварительном чтении законопроект о роспуске парламента 25-го созыва.
ЦАХАЛ уничтожил средство наблюдения «Хизбаллы» в гражданском здании
ЦАХАЛ сообщил об уничтожении средства наблюдения «Хизбаллы», размещённого в гражданском здании на юге Ливана и...
Смотрич пригрозил Палестинской администрации «войной» и подписал приказ по Хан аль-Ахмару
Министр финансов Бецалель Смотрич сообщил, что подписал приказ об эвакуации Хан...
Трамп отменил удар по Ирану, но оставил войска в минутной готовности
Президент США Дональд Трамп решил не проводить военную операцию против Ирана, которая была намечена...
Иран через Пакистан передал США новые условия прекращения войны
Иран передал США обновленное предложение по прекращению войны.
«Гаарец»: МУС выдал новые секретные ордера на арест израильских чиновников и военных
Международный уголовный суд в Гааге, по данным газеты «Гаарец», выдал секретные ордера...
Трамп снова предупредил Иран: без сделки с США Тегеран ждут большие проблемы
Президент США Дональд Трамп вновь заявил, что Ирану стоит заключить соглашение с Вашингтоном, иначе последствия для...
Трамп в Пекине: США и Китай обсуждают условия торгового перемирия
Визит Дональда Трампа в Китай проходит на фоне торгового перемирия между Вашингтоном и Пекином, технологического...
Компания Global Wine & Spirit, один из ведущих импортёров и дистрибьюторов алкогольной продукции в Израиле, продолжает активно развивать категорию виски и объявляет о расширении своего портфеля. К уже представленным международным брендам присоединяются два известных шотландских виски – The Famous Grouse и Naked Malt.
Duty Free возвращается: James Richardson возобновляет полную работу в Бен-Гурионе
После длительного периода ограничений магазины James Richardson Duty...
Песах с коктейлями AMOR станет вашей новой традицией
Праздники – это всегда немного больше, чем просто семейный ужин. Это настроение, ожидание, разговоры...
Nvidia выложит ещё 3 млрд долл за покупку в Израиле
Компания Nvidia ведет переговоры о покупке израильского стартапа AI21 Labs,...
Кушнер поддержит Эллисона в битве за Warner Bros.
Инвестиционная компания Affinity Partners, принадлежащая...
Национальная служба ИКТ переходит в Канцелярию премьер-министра
Правительство одобрило перевод Национальной службы информационно-коммуникационных технологий из Министерства экономики...
Израильские физики создали «черную дыру» на лабораторном столе
Ученые из Университета Бар-Илан создали оптическую систему, имитирующую поведение световых волн вблизи...
Миссия Artemis II завершила облет Луны и возвращается к Земле
Пилотируемая миссия NASA Artemis II завершила облет Луны и начала путь обратно к Земле, став первым за более чем 50 лет полётом астронавтов за пределы околоземной...
Стартап из Реховота, разрабатывающий метод ранней диагностики рака, продан за 149 млн долл
Американская биотехнологическая компания Guardant Health объявила...
Технион подтвердил статус кузницы идей
Израильский технологический институт Технион в очередной раз подтвердил свой статус глобального центра инноваций.
После многолетней работы, включавшей десятки ознакомительных туров по Самарии для членов Конгресса, сенаторов, законодателей штатов и евангелических пасторов, а также проведения конференций во Флориде и Аризоне, 16 штатов США находятся на различных этапах продвижения закона о признании Иудеи и Самарии. Последним штатом, где был официально подан данный законопроект, стал Нью-Мексико.
Как помочь детям сохранять спокойствие и ощущение безопасности в нестабильной реальности
Эфрат Перец-Томер, старший клинический психолог южного округа «Меухедет»,...
Обновленный режим работы медучреждений больничной кассы «Меухедет»
В связи с ситуацией в сфере безопасности и в соответствии с указаниями Министерства здравоохранения, в воскресенье...
В Израиле впервые пересадили искусственное сердце
В Израиле проведена успешная операция по трансплантации искусственного сердца.
Мобильная клиника: комплексное обследование для женщин рядом с домом
Около 140 женщин прошли обследование в передвижной клинике женского здоровья «Меухедет» в Гиватайме...
Прощайте, длинные очереди: новые услуги, которые обеспечат вам качественную и быструю медицинскую помощь
Сегодня в Израиле остро ощущается нехватка врачей-специалистов. Эта ситуация знакома...
Финкомиссия Кнессета утвердила схему компенсаций бизнесу за войну с Ираном
Финансовая комиссия Кнессета одобрила ко второму и третьему чтениям...
В Израиле падает спрос на жилье без защищенных комнат
Во время войны структура спроса на жилье в Израиле заметно изменилась.
Кнессет утвердил госбюджет Израиля на 2026 год
Государственный бюджет Израиля на 2026 год был окончательно утвержден Кнессетом во втором и третьем чтениях в ночь на 30 марта.
Курс шекеля достиг 30-летнего максимума
Шекель укрепился по отношению к доллару, достигнув 30-летнего максимума.
Налоговое управление впервые опубликовало сравнительный отчет о доходах израильтян
Департамент планирования и экономики Налогового управления впервые опубликовал...
Олеся Кантор приехала в Израиль в 1995 году, в 24 года, иврита не зная. В 2022-м она опубликовала первый роман на иврите - «Лев Эш», «огненное сердце». Через два года вышел второй, «Лояльный предатель». Обе книги изданы в Израиле, обе написаны на иврите без посредника-переводчика. Случай не уникальный, но редкий.
Ноам Беттан вывел Израиль в финал «Евровидения» на фоне протестов и бойкота
Израильский представитель Ноам Беттан прошел в гранд-финал «Евровидения-2026»...
Впервые на экране: история бойцов религиозно-национального сектора в новом документальном фильме «Дорогой мой сын»
В канун Дня памяти: на канале «Кан...
Испания отказалась транслировать Евровидение-2026 из-за участия Израиля
Испанский общественный вещатель объявил, что не будет транслировать конкурс "Евровидение-2026"...
Более 80 деятелей кино потребовали от Берлинале занять позицию по войне Газе
Среди подписавших письмо - Тильда Суинтон, Хавьер Бардем, Адам Маккей, Алия Шокат,...
Смерть Даны Эден в Афинах: греческая полиция склоняется к версии о самоубийстве
В Греции продолжается проверка обстоятельств смерти израильского продюсера Даны Эден...
Евровидение редко порождает серьезную политическую рефлексию. Обычно оно производит зрелище, скандал, сентиментальность и тщательно выбеленную политику. Но иногда номер на сцене взламывает рамку шоу - и за ней открывается нечто куда большее. Выступление Хорватии на Евровидении 2026 года - Andromeda в исполнении группы LELEK - сделало именно это.
Флотилия двойных стандартов
Тот, кто сегодня жеманно заламывает руки и драматически объясняет,...
Американо-китайские горки
Как бы мы ни относились к Китаю, справедливо отмечая господствующий диктаторский...
«Евровидение» как тайное голосование против системы
Голосование «Профессионального жюри» более, чем предсказуемо, оно отрабатывает нужную...
Патриарх Грузии: кто такой Шио III и что означает его избрание
Выборы Патриарха редко бывают геополитическим событием. Нынешние грузинские выборы...
Безумие людское лечится лишь смирительной рубашкой
9 мая невольно задумываешься о безумии человечества. О внезапной пандемии агрессивного психоза, когда расстройство...
Репатриация продолжается, а правила меняются
Процесс репатриации в Израиль продолжает...
Репатриация в условиях войны: психологическая поддержка новых репатриантов
Сегодня тысячи новых репатриантов в Израиле оказались в ситуации,...
Организация «Маса» удостоена «Иерусалимской премии за вклад в единство еврейского народа»
В резиденции президента Израиля в Иерусалиме состоялась сегодня, 29...
Празднуем Песах на иврите: что нужно знать новым репатриантам
Вы, конечно, знаете, что такое маца. А Агада? А херут? Если вы новый репатриант, вам пригодятся базовые слова и фразы на иврите, связанные с...
Как сегодня работают частные ульпаны в Израиле?
В конце 2024 года многие новые репатрианты столкнулись с проблемой: Министерство алии и интеграции временно остановило программу «Ваучер» по изучению...
Олимпийский пиар, или «Как победить Олимпиаду»
После утверждения России, что у них украли золотую медаль по художественной гимнастике, Ядида написал сатирический...
Наши резервы
Мне совершенно не мешает ходить "оборванцем". И вот я вышел из дома в своем обычном виде по делам на угол Бегин-Каплан. В разгар...
Проверка Бузагло
"-Как дела, милые? — спросил входящий в зал человек. -Репетируем удивлённое выражение лица! — ответили многоуважаемые."












