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:
В Южном Ливане погиб 19-летний сержант Лиэм Бен-Хамо
Боец 13-го батальона бригады "Голани" 19-летний Лиэм Бен-Хамо из Герцлии погиб в бою...
ЦАХАЛ нанес удары по боевикам и военной инфраструктуре «Хизбаллы»
Поражённые цели использовались для подготовки и реализации террористических действий против...
ЦАХАЛ: на юге Ливана ликвидированы пять боевиков «Хизбаллы»
В среду, 29 апреля, силы 146-й дивизии совместно с ВВС Израиля ликвидировали...
ВМС Израиля перехватили очередную пиар-флотилию
Военно-морские силы Израиля перехватили часть судов пропалестинской «флотилия свободы»....
Нетаниягу провёл телефонный разговор с Трампом
Во время заседания узкого военно-политического кабинета премьер-министр Израиля Биньямин...
WSJ: США готовят план бессрочной блокады Ирана
Президент США Дональд Трамп поручил своим советникам и военному руководству разработать план длительной морской блокады Ирана.
В Германии осквернили синагогу и жилые дома
В немецком Котбусе антисемиты дважды за неделю осквернили синагогу.
Аризона официально признала Иудею и Самарию
Аризона стала третьим штатом США, принявшим официальное решение о признании Иудеи и Самарии. Согласно совместной резолюции обеих палат законодательного...
Иран выдвинут в руководство конференции ООН по нераспространению ядерного оружия
Инициатива вызвала протест американской делегации, которая назвала инициативу возмутительной, оскорбительной...
Антисемитизм в Канаде побил все рекорды
Авторы доклада называют происходящее «национальным кризисом».
После длительного периода ограничений магазины James Richardson Duty Free в аэропорту Бен-Гурион возвращаются к полноценной работе. На фоне соглашения о прекращении огня с Ираном деятельность сети восстановлена в полном объёме, включая центральный магазин в Терминале 3, дополнительные торговые точки и сервисы для пассажиров.
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...
La Liste 2025: девять израильских ресторанов среди лучших в мире
Восемь отмеченных заведений расположены в Тель-Авиве,...
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...
Стартап из Реховота, разрабатывающий метод ранней диагностики рака, продан за 149 млн долл
Американская биотехнологическая компания Guardant Health...
Технион подтвердил статус кузницы идей
Израильский технологический институт Технион в очередной раз подтвердил свой статус глобального центра инноваций.
Израильские ученые показали, что обитаемых экзопланет намного больше, чем считалось ранее
Астрофизики из Еврейского университета Иерусалима предложили...
NVIDIA представила Rubin с израильским «двигателем»
NVIDIA представила ИИ-платформу Rubin, отметив, что её ключевые технологии и чипы разработаны израильскими инженерами компании.
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...
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...
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...
«Кешет»: минфин готовится увеличить в два раза стоимость посылок, не облагаемых налогом
По информации телеканала "Кешет-12", министр финансов Бецалель Смотрич в ближайшее...
В канун Дня памяти: на канале «Кан 11» выйдет фильм «Дорогой мой сын», созданный при поддержке Кинофонда Самарии. Фильм впервые представляет потрясающую историю иешив, потерявших учеников в войне «Железные мечи», и ту личную цену, которую они заплатили.
Испания отказалась транслировать Евровидение-2026 из-за участия Израиля
Испанский общественный вещатель объявил, что не будет транслировать...
Более 80 деятелей кино потребовали от Берлинале занять позицию по войне Газе
Среди подписавших письмо - Тильда Суинтон, Хавьер Бардем, Адам Маккей, Алия Шокат, Брайан Кокс и режиссер...
Смерть Даны Эден в Афинах: греческая полиция склоняется к версии о самоубийстве
В Греции продолжается проверка обстоятельств смерти израильского продюсера Даны Эден...
Умерла продюсер сериала «Тегеран» Дана Эден
В номере отеля в Афинах была найдена мертвой 52-летняя израильский продюсер и шоураннер Дана Эден.
От изгнания к возрождению: Нерассказанная история возвращения в Северную Самарию
На этой неделе, с завтрашнего дня (со вторника по четверг, 10–12 февраля), на 14-м канале выйдет документальный сериал «План Хомеш» (Тохнит...
На первый взгляд, это история о морали и международном праве. На второй взгляд, это классическая геополитическая игра, в которой зерно стало лишь удобной упаковкой для вполне прагматичных интересов.
Трамп разрушил миропорядок либерал-социалистов Европы
Дональд Трамп обидел, если не оскорбил,...
Призрак бродит ...
Призрак бродит по Европе, да что там Европе, по всему миру. Призрак фашизма. Не сказать, чтобы реально...
Фраза «уроки Холокоста» никогда не была так акуальна
Церемония открытия Дня памяти жертв Катастрофы была...
Нефартовый Вэнс
Двойное поражение Джей Ди Вэнса за двое суток - провал переговоров с иранцами в Исламабаде...
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."












