Выбор фона:
/ Новости сайта / Наука и Технологии / Графен сделает солнечную энергию более доступной
11.01.2016

Графен сделает солнечную энергию более доступной

Оценка: 5.0    2828 3 Наука и Технологии
10:19
Благодаря уникальным свойствам графен может быть использован в будущем как новый эффективный материал для солнечных батарей.

Что общего между физиками и юристами- И те, и другие в своей работе полагаются на законы. Вот только если нарушение законов государства может иметь не самые радостные последствия, то для физиков поиск объектов, которые ведут себя не самым «законным» образом, может обернуться, как минимум, новым открытием. Или даже Нобелевской премией.

Одним из главных нарушителей спокойствия научного сообщества за последнее время стал графен - слой атомов углерода толщиной всего в один атом. Повышенный интерес к этому материалу, который можно получить из графита, кроется в его уникальных свойствах. За изучение графена два наших соотечественника, Андрей Гейм и Константин Новосёлов в 2010 году были удостоены Нобелевской премии по физике. Какие же нормы физического мира нарушил графен на этот раз-

Исследователи из Федеральной политехнической школы Лозанны впервые смогли зафиксировать тот факт, что графен преобразует один фотон в несколько электронов. Это открытие может серьезно улучшить производительность солнечных батарей. Почему так важно количество электронов, приходящееся на один фотон- В обычных кремниевых солнечных батареях падающий свет преобразуется в электричество. Происходит это за счет того, что фотоны света, попадая в кремниевую пластину, способны выбивать из атомов кремния свободные электроны, которые потом преобразуются в электрический ток. Однако на этот процесс наложен ряд ограничений.

Во-первых, падающие фотоны должны обладать достаточной энергией, чтобы оторвать от атомов электроны. Если энергии будет слишком мало, то электрон так и останется связанный с атомом. С другой стороны, плохо, если фотоны будут обладать слишком большой энергией. Тогда весь излишек, оставшийся после отрыва электрона от атома, будет превращаться в тепло - солнечная батарея просто нагреется. И еще одно правило - один фотон может выбить не больше одного электрона. Все это делает КПД солнечных батарей весьма низким - не больше 30%, то есть в лучшем случае батарея может преобразовать в электричество только треть солнечной энергии. На экваторе, где солнце светит круглый год, такое можно себе позволить, но в средней полосе, где из двенадцати месяцев от силы лишь пара солнечных, ни о какой эффективности солнечной энергетики говорить не приходится. Если материал солнечной батареи сможет преобразовывать падающий свет в большее число электронов, а графену это, судя по всему, под силу, тогда и экологичная солнечная энергия будет доступна не только в южных, но и в средних широтах.

Отдельного рассказа стоит то, каким образом физики из Лозанны смогли посчитать, сколько же электронов выбивает фотон из графена. Такие процессы протекают за очень короткое время, и зафиксировать их - сложнейшая задача. Исследователи разработали новый метод, который назвали «фотоэмиссионная спектроскопия углового и временного разрешения».

Как проходил эксперимент- Образец графена поместили в камеру, из которой был откачан весь воздух до состояния ультраглубокого вакуума. Затем графен освещали лазерной вспышкой длительностью всего несколько фемтосекунд. Она переводит электроны в возбужденные состояния, а потом графен подсвечивают вторым лазером, который фиксирует энергии возбужденных электронов. Варьируя задержку второй лазерной вспышки, можно получать снимки электронной динамики после поглощения света практически в реальном времени. Они-то и показали, что один фотон выбивает сразу несколько электронов.

Для того, чтобы усилить обнаруженный эффект, исследователи ввели в двумерную структуру графена примесные атомы - такой процесс называется допированием. Как оказалось, допирование существенно изменяет свойства графена, и можно подобрать такой состав и количество примесей, чтобы число сгенерированных электронов был максимальным. Если открытый эффект получится довести до практического применения, то станет возможным производство крайне эффективных солнечных батарей на основе графена.

 


Поделитесь в социальных сетях

Комментарии 3

0  
Lex2015 11.01.2016 13:15 [Материал]
тут и до теоретической то пользы далеко.... "увидели" возбуждение нескольких атомов... дык лучик то не один атом освещал... и как это они приравняли его к единичному фотону? Я уже не говорю о том, что даже механизм "фотоэмиссии" не понимают до сих пор
0  
AVK 11.01.2016 11:54 [Материал]
Ну вот,и создана эффективная солнечная батарея.Налетай,подешевело.. biggrin И не забудьте купить лазер - в комплект он не входит.. angry
Вообще-то прикольно - "Если открытый эффект получится довести до практического применения, то станет возможным производство крайне эффективных солнечных батарей на основе графена." Т.е. до практической пользы ещё далеко,но Нобелквскаяпремия уже выдана biggrin
0  
tera 11.01.2016 13:14 [Материал]


РОСПИЛ - весьма заразителен...
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]

Похожие материалы

ТОП Новостей
Материалов за сегодня нет.
Разговоры у камина
Календарь
Последние комментарии
Стали ли мы ближе к созданию вакцины против ВИЧ?
«СПИД изобретен Пентагоном в лаборатории методов биологической войны»,— сообщали «Известия» в январе (от Проводник)
Белокаменный Кремль и растущие возле его стен пальмы в 1858 году
Справедливости ради стоит отметить, что стены тут - явно кривые, будто обрушенные, или нелицевые. Их (от noperapon)
Стали ли мы ближе к созданию вакцины против ВИЧ?
Как-то странно звучит испытания вакцины в США и Африке. 
Что-то подозрения возникают — от нас (от Koriona)

Исследование показало, что болезнь Альцгеймера была «исключительно» редкой среди древних греков и римлян
Про высокую смертность у наших предков говорят только специально обученные ''учёные'' (от topzz)