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:
Израиль построит для Греции систему ПВО «Щит Ахилла» за 3 млрд евро
Израиль и Греция подписали оборонное соглашение стоимостью около 3 млрд евро, в рамках которого...
8 новых поселений в северной Самарии менее чем за год: основано поселение «Ноа»
В понедельник, 31 августа, к югу от поселений Ганим и Кадим было официально основано...
ЦАХАЛ ликвидировал трех боевиков ХАМАСа в секторе Газа
ЦАХАЛ сообщил о ликвидации трех боевиков военного крыла ХАМАСа в двух районах сектора Газа.
Нетаниягу поблагодарил премьера Словении Яншу за позицию по Израилю и критику политики ЕС
Премьер-министр Биньямин Нетаниягу поблагодарил главу правительства...
ЦАХАЛ ликвидировал командира «Нухбы» ХАМАСа, участвовавшего в резне 7 октября
ЦАХАЛ сообщил о ликвидации в Джабалии командира «Нухбы» ХАМАСа, участвовавшего в резне 7 октября, а также еще одного боевика...
Трамп объявил Иран «мертвым государством» и обвинил его руководство в полном развале
Трамп заявил, что у иранского руководства остались лишь «фейковые новости...
США нанесли удар по силам КСИР в Ормузском проливе; ночью последовали ракетные пуски по региону
США нанесли удар по силам КСИР в районе...
Трамп объявил о разминировании Ормузского пролива и пригрозил уничтожать иранские суда-минзаги
«Любой корабль или катер, устанавливающий новые мины, будет немедленно и систематически...
США ввели санкции против председателя МУС и старшего юриста суда
США ввели персональные санкции против председателя Международного уголовного суда Томоко Аканэ и старшего судебного юриста МУС Абдулая...
Иран выпустил две баллистические ракеты в направлении ОАЭ
Иран вечером 18 августа выпустил две баллистические ракеты в направлении Объединенных Арабских Эмиратов.
Лето в бокале: освежающие коктейли AMOR для ярких вечеров
Лето создано для лёгкости, новых впечатлений и красивых моментов. Вечер на балконе, встреча с друзьями,...
Grant's 12 Years Triple Wood: три бочки, которые меняют характер виски
В мире шотландского виски срок выдержки уже давно перестал быть единственным...
Отмечаем День независимости США американским виски: культовые бренды, любимые вкусы и настоящая свобода
4 июля отмечается День независимости США – веселье, традиции и хорошая еда. Нет лучшего способа...
Global Wine & Spirit расширяет портфель: на рынок Израиля выходят новые шотландские виски Naked Malt и The Famous Grouse
Компания Global Wine & Spirit, один из ведущих импортёров...
Duty Free возвращается: James Richardson возобновляет полную работу в Бен-Гурионе
После длительного периода ограничений магазины James Richardson Duty Free в аэропорту...
Учёба в Ариэле: строим будущее в Израиле
Ариэльский университет – это израильский исследовательский университет, который сочетает академическое превосходство,...
Сине-белый интеллект: Израиль берет курс на мировое лидерство в ИИ
Израиль переходит к практической реализации национальной программы, главной целью которой...
Правительство Израиля утвердило национальную программу развития искусственного интеллекта
Правительство Израиля утвердило национальную программу...
В Израиле внедрят новую систему для обмена данными между министерствами
Разработанная для армии технология поможет государственным ведомствам быстрее обмениваться информацией, принимать...
Маск: Израиль — мировой лидер по инновациям на душу населения
Илон Маск высоко оценил израильскую технологическую индустрию и назвал Израиль одним из мировых лидеров по количеству...
Министерство охраны окружающей среды и Министерство здравоохранения сообщают об обнаружении комаров, зараженных вирусом лихорадки Западного Нила, в районе Петах-Тиквы, в Кфар-Касеме, Кфар-Баре, в районе аэропорта Бен-Гурион, а также в региональных советах Бренер и Арава ха-Тихона.
Минздрав: загрязнение водоемов на севере
Министерство здравоохранения и Министерство охраны окружающей среды сообщают о превышении допустимых показателей загрязнения воды в ряде...
Респираторные вирусы в разгар лета
У каждого второго ребёнка больничная касса «Меухедет» диагностировала респираторное заболевание
Минздрав призывает всех граждан сдать кровь, особенно доноров с группой крови O
В связи со значительным сокращением национального запаса донорской крови, особенно крови группы O (первая...
Первая дипломатическая встреча нового президента Колумбии - с главой МИД Израиля
Глава МИД Израиля Гидеон Саар встретился с новым президентом Колумбии Абелардо...
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...
Фронтмен культовой британской группы Culture Club и одна из главных поп-икон 1980-х Бой Джордж опубликовал в социальных сетях песню עוד נרקוד — We Will Dance Again («Мы снова будем танцевать»), посвященную Израилю, еврейскому народу и памяти жертв резни ХАМАСа 7 октября 2023 года.
Brilliantos сингл «На 105-й волне»
Brilliantos сразу на нескольких континентах. Группа объединила Израиль, Польшу и Беларусь. Трек «На 105-й волне» рассказывает о двух...
Репатриантка, которая пишет на иврите. Признание Олеси Кантор - в Израиле и за его пределами.
Олеся Кантор приехала в Израиль в 1995 году, в 24 года, иврита не зная....
Ноам Беттан вывел Израиль в финал «Евровидения» на фоне протестов и бойкота
Израильский представитель Ноам Беттан прошел в гранд-финал «Евровидения-2026» после первого полуфинала в Вене....
Впервые на экране: история бойцов религиозно-национального сектора в новом документальном фильме «Дорогой мой сын»
В канун Дня памяти: на канале «Кан 11» выйдет фильм «Дорогой мой сын», созданный при поддержке...
Испания отказалась транслировать Евровидение-2026 из-за участия Израиля
Испанский общественный вещатель объявил, что не будет транслировать конкурс "Евровидение-2026"...
Израиль провёл красную линию для Эрдогана
Израиль стал первой силой, которая обозначила исламисту Эрдогану...
Кто там шагает правой?
Эту и им подобную публику объединяет одно - они члены когда-то маргинальной, а ныне ширящейся и крепнущей...
Ошибка Рафферти
В итоге странная получается конструкция. Председатель профсоюза государственного предприятия организует...
Это называется истерикой
Левые, вынужденные снова и снова сталкиваться с реальностью, которая...
НАТО: Европа, где каждый умирает за себя
Сеута, Гренландия, Ближний Восток и новые...
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."










