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:
Прямое попадание в Араде: разрушены несколько домов, десятки пострадавших
"Маген Давид Адом" объявил о происшествии со множеством пострадавших в результате...
В Тегеране атакованы объекты, связанные с производством баллистических ракет
В ходе ночной операции израильские ВВС провели масштабный удар по десяткам целей на территории...
После ракетного обстрела в Димоне ранены около 20 человек
В результате обстрела со стороны Ирана в Димоне 10-летний мальчик и женщина в возрасте примерно 40 лет получили ранения и находятся...
Дипломатическое достижение: еще 6 стран признали иранский КСИР террористической организацией
В продолжение дипломатической кампании по делегитимации иранского...
Разрешено к публикации: во время обстрела Хайфы обломок ракеты-перехватчика упал на территории НПЗ
НПЗ причинен незначительный ущерб, угрозы утечки опасных веществ нет.
Сообщается о ликвидации руководителя финансового управления КСИР Хасана Карими
Сообщается о ликвидации Хасана Карими, занимавшего пост руководителя...
NBC: США ускоряют переброску морской пехоты на Ближний Восток
США ускоряют переброску дополнительных сил на Ближний Восток на фоне войны против Ирана.
США готовят рекордную атаку по Ирану
В ходе брифинга в Пентагоне, министр войны Пит Хегсет сообщил, что США нанесут крупнейшую на сегодняшний...
Хегсет: Удар Израиля по Южному Парсу – это предупреждение для Ирана
"Иран десятилетиями использовал энергетику в качестве оружия....
Милей поддержал Израиль в борьбе с Ираном
Президент Аргентины Хавьер Милей выступил с резким осуждением политики Ирана и...
Праздники – это всегда немного больше, чем просто семейный ужин. Это настроение, ожидание, разговоры за столом и те маленькие моменты радости, которые делают вечер особенным. В такие дни хочется добавить к традициям что-то новое, яркий штрих, который подарит гостям улыбку и создаст атмосферу лёгкого праздника. Именно для этого и появился бренд AMOR Cocktail House, чтобы привнести немного эскапизма, вкуса и ярких эмоций в каждый дом.
Nvidia выложит ещё 3 млрд долл за покупку в Израиле
Компания Nvidia ведет переговоры о покупке израильского стартапа AI21 Labs, создавшего...
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,...
Elbit Systems заключила контракт на 1,6 млрд долл
Израильский оборонный концерн Elbit Systems заключил сделку на...
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...
NVIDIA представила Rubin с израильским «двигателем»
NVIDIA представила ИИ-платформу Rubin, отметив, что её ключевые технологии и чипы разработаны израильскими инженерами компании.
После шести лет разработок ЦАХАЛ получит новую гаубицу «Роем»
Производство этой гаубицы для ЦАХАЛ началось с нуля около шести лет назад.
Израильские ученые разработали новую технологию для мониторинга болезни Альцгеймера
Исследователи Еврейского университета Иерусалима создали метод точного...
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...
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",...
Экономика Израиля резко восстановилась
Экономика Израиля восстановилась в июле-сентябре, а ВВП увеличился на 12,4% в годовом исчислении.
Все израильтяне будут платить за обязательные солнечные панели на крышах
Главная цель инициативы — ускорить децентрализацию электросети и увеличить долю возобновляемой энергии....
Израиль продал вооружений на рекордные 14,8 млрд долл
Экспорт оборонной продукции Израиля в 2024 году составил рекордные $14,8 млрд.
Смерть Даны Эден в Афинах: греческая полиция склоняется к версии о самоубийстве
В Греции продолжается проверка обстоятельств смерти израильского продюсера...
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...
Мики Зоар осудил претендентов на «Оскар»
«Неудивительно, что два номинированных на "Оскар" фильма усиливают нарратив наших врагов и наносят ущерб репутации Государства Израиль»
Премьера в Манхэттене: Театр «Шомрон» привез в США историю Зеэва Жаботинского
Во вторник, 21 января, в Манхэттене впервые состоялась премьера театра «Шомрон». Это первый случай,...
Вперёд, к рассвету
16 дней войны против источника всего зла на Ближнем Востоке и далеко за его пределами — зла,...
Да, «Хизбалла» всё еще опасна, и да, мы её почти добили
Среди прочих панических слухов ходит...
Есть два выхода из войны — ты победил или ты проиграл
Каждый раз, когда в разгар войны кто-то начинает болтать о "стратегии выхода", знай - перед...
Война Израиля против Ирана незаконна?
Среди других идиотских заявлений, раздающихся в том числе и среди "хороших русских", стоит особняком,...
Хроника «эффекта бабочки»
Иногда история бывает жестко (если не сказать «жестоко) иронична.
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."












