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:
ЦАХАЛ: четверо военнослужащих ранены в Южном Ливане
Четверо военнослужащих ЦАХАЛа получили ранения в ночь на воскресенье в Южном Ливане, сообщает пресс-служба...
ЦАХАЛ: за выходные атакованы около 100 целей «Хизбаллы» в Южном Ливане
Армия обороны Израиля нанесла за выходные удары примерно по 100 целям в нескольких районах Южного Ливана.
ЦАХАЛ и ШАБАК подтвердили ликвидацию главы военного крыла ХАМАСа
В Газе ликвидирован Эзз ад-Дин аль-Хаддад один из последних командиров ХАМАСа, стоявших за резней 7 октября...
В бою на юге Ливана погиб капитан Маоз Исраэль Реканати
Пресс-служба ЦАХАЛа разрешила к публикации имя офицера, погибшего 15 мая в бою на юге Ливана.
На юге Ливана погиб боец бригады «Голани» Негев Даган
Разрешена к публикации информация о гибели военнослужащего ЦАХАЛа в бою на юге Ливана.
Трамп снова предупредил Иран: без сделки с США Тегеран ждут большие проблемы
Президент США Дональд Трамп вновь заявил, что Ирану стоит заключить соглашение...
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...
Судья Верховного суда Пенсильвании вышел из Демпартии из-за антисемитизма слева
В своем заявлении он обвинил Демократическую партию в том, что среди ее активистов, лидеров и избранных представителей...
Тегеран пригрозил ответить на новые удары обогащением урана до 90%
Иран может вынести на обсуждение в парламенте вопрос об обогащении урана до 90%, если по стране вновь будут...
В Берлине неизвестные осквернили мемориал жертвам Холокоста
В Берлине неизвестные нанесли антисемитские надписи на одну из стел Мемориала памяти...
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...
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...
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...
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...
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...
Умерла продюсер сериала «Тегеран» Дана Эден
В номере отеля в Афинах была найдена мертвой 52-летняя израильский продюсер и шоураннер Дана Эден.
«Евровидение» как тайное голосование против системы
Голосование «Профессионального жюри» более, чем предсказуемо,...
Патриарх Грузии: кто такой Шио III и что означает его избрание
Выборы Патриарха редко бывают геополитическим...
Безумие людское лечится лишь смирительной рубашкой
9 мая невольно задумываешься о безумии человечества....
Этот день ...
"Праздновать абсолютно нечего. Нет повода от слова совсем. Помянуть погибших, лишний...
Всё возвращается на круги своя
Предательство евреев, которое мы наблюдаем сегодня,...
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."












