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:
Глава службы безопасности (РАВШАЦ) поселения Сальит Рои Дамти был удостоен гражданской награды за отвагу. Награда была вручена на торжественной церемонии в канцелярии главы регионального совета Шомрон Йоси Дагана и стала знаком признания мужества Дамти, который помешал террористу продолжить серию убийств, унесшую жизнь израильского гражданина и оставившую четверых ранеными.
ЦАХАЛ атаковал объекты «Хизбаллы» в Тире и других районах Южного Ливана
ЦАХАЛ сообщил о новых ударах по объектам «Хизбаллы» в Тире и других районах Южного Ливана.
Губернатору Шомрона вручена американская премия за лидерство
Крупнейшая ассоциация законодателей США (NACL) вручила престижную «Премию за лидерство Израиль — США» главе...
ЦАХАЛ и ШАБАК ликвидировали главу финансовой инфраструктуры ХАМАСа в Газе и его заместителя
ЦАХАЛ и ШАБАК сообщили о ликвидации Хаджара Джамази, возглавлявшего инфраструктуру...
ЦАХАЛ: бойцы «Гивати» нашли склады оружия «Хизбаллы» в гражданских зданиях Южного Ливана
Склад оружия рядом с детской колыбелью.
Трамп анонсировал новые удары по Ирану и пригрозил захватом нефтяной инфраструктуры
Президент США Дональд Трамп заявил в своей соцсети Truth Social,...
США нанесли удары по военным объектам в Иране
По данным CENTCOM, американские силы атаковали иранские системы военного наблюдения, связи и противовоздушной обороны...
CENTCOM сообщил о новых ударах США по целям в Иране
Центральное командование ВС США сообщило о начале новой серии ударов по целям в...
Трамп заявил, что Иран заплатит цену за затягивание переговоров
Трамп обвинил Тегеран в затягивании переговоров по сделке, которая,...
Иран пригрозил странам региона за помощь США и Израилю
Иран пригрозил соседним странам последствиями, если их территория,...
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...
Маск: Израиль — мировой лидер по инновациям на душу населения
Илон Маск высоко оценил израильскую технологическую индустрию и назвал Израиль одним из мировых...
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 черных...
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...
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...
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»...
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"...
Более 80 деятелей кино потребовали от Берлинале занять позицию по войне Газе
Среди подписавших письмо - Тильда Суинтон, Хавьер Бардем, Адам Маккей, Алия Шокат,...
Запасайтесь попкорном — спектакль обещает быть первоклассным! В этом году «Джерузалем Пост» опубликовала материал, что в iPhone-17 используется чип, разработанный в Израиле. Чип этот, если кому интересно, называется C1X и создавался в хайфском подразделении Apple. После такой страшной публикации в ряде мусульманских стран началась маленькая коллективная истерика. Некоторые мгновенно вспомнили историю с пейджерами, и решили, что теперь очередь дошла и до них.
Один ключ к еврейской истории: почему красивые схемы не работают
Мовчан хороший автор, поэтому читается легко. Но именно потому, что это написал человек...
«Как раньше» уже не будет
"Мне интересно, что с когнитивными способностями у людей, которые считают, причем абсолютно серьезно, что смена правительства немедленно приведет...
Так начался обратный отсчёт к нынешней войне
Ровно 59 лет назад в это день Даян вернул ключи от Храмовой Горы мусульманскому Вакфу. Иорданскому....
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."












