Cоздан «искуственный лист» с рекордным КПД
Международная команда ученых из Германии и США увеличила эффективность фотохимической ячейки, использующей солнечную энергию для разложения воды на водород и кислород: новый рекорд эффективности преобразования энергии составил 14 процентов от теоретического максимума, при котором вся поглощенная энергия света идет на разложение воды. Предыдущий рекорд продержался 17 лет и составлял 12,4 процента. Результаты работы опубликованы в Nature Communications.
По словам Маттиаса Мэя (первого автора публикации), для улучшения эффективности исследователям пришлось изменить некоторые поверхности солнечных ячеек. С помощью насыщенной кислородом воды химики покрыли слой фосфида алюминия-галлия оксидом, что привело к лучшему связыванию слоев со слоем родиевого катализатора, на котором восстанавливается водород. В ходе работы по оптимизации стабильности ячеек команда достигла значительных результатов: первоначально образцы выдерживали лишь несколько секунд работы, после чего разрушались. На данный момент ячейки способны стабильно работать более сорока часов, новой целью является отметка в тысячу часов.
По словам профессора Томаса Ханнаппеля, научного консультанта группы, генерация водорода из солнечного света с использованием высокоэффективных полупроводников может быть экономически конкурентоспособной по сравнению с ископаемыми источниками энергии при эффективности генерации более 15 процентов. Это соответствует цене приблизительно 4 доллара за килограмм водорода. Профессор Калифорнийского Технологического Института Ханс-Йоахим Леверенц, работавший в тесном сотрудничестве с Маем, отметил, что если группе удастся добиться снижения потерь носителей зарядов на поверхностях, то подобная ячейка сможет запасать до 17 процентов солнечной энергии в виде водорода.
Тандемные солнечные ячейки состоят из нескольких слоев A3B5 полупроводников. Водородная батарея работает по принципу обычной солнечной: свет, воздействуя на полупроводник, вызывает разность потенциалов, которая обеспечивает электролиз воды. Недавно была представлена фотохимическая ячейка новой конструкции, которая оказалась способна работать до 40 часов с эффективностью в 10 процентов.
К каким исследованиям ученые впервые привлекли добровольцев
Мнение редакции может не совпадать с мнением автора
Иногда ученым нужна помощь, и на выручку приходят добровольцы: они ищут астероиды, закапывают в землю чайные пакетики, чтобы следить за изменением климата, или, например, изучают ехидн. В сборнике «Научное волонтерство: Делаем науку вместе» (издательство «Альпина нон-фикшн») коллектив энтузиастов гражданской науки рассказывает об организации таких проектов и российских примерах сотрудничества между учеными и обычными людьми. Предлагаем вам ознакомиться с фрагментом, в котором соосновательница проекта «Люди науки» Александра Борисова-Сале рассказывает, когда научное волонтерство обрело современные очертания.