Использование фотонных наночастиц для преобразования высокоэнергетичного ультрафиолетового излучения в видимый свет может коренным образом повысить эффективность батарей, используемых в солнечной энергетике. Молодой ученый Уральского федерального университета (УрФУ) Юлия Кузнецова представила прототип солнечной ячейки нового поколения с конверсионным слоем из наночастиц, отличающихся высокой квантовой эффективностью преобразования энергии.
Юлия Кузнецова обобщила результаты, базирующиеся на фундаментальных исследованиях, проводимых в лаборатории физико-технологического института УрФУ. Изучение оптических свойств наночастиц с учетом квантово-размерного фактора позволило предложить перспективные материалы для солнечной энергетики нового поколения.
«В своей работе мы стараемся использовать потенциал наночастиц оксида гадолиния как нового материала для конверсионных устройств, в частности, для солнечных ячеек, — говорит Юлия Кузнецова. — В исследуемых объектах мы впервые обнаружили несколько новых эффектов, таких как гигантское фононное размягчение, транспорт и преобразование энергии с участием собственных дефектов матрицы, ультимодальное распределение оптических центров и др. В совокупности эти эффекты открывают новые возможности для минимизации тепловых потерь и увеличения общей квантовой эффективности конверсии УФ излучения».
В качестве потенциально возможного практического применения наночастиц ученые УрФУ предложили принципиальную схему модифицированный солнечной ячейки с конверсионными слоями, обеспечивающими улучшенные параметры преобразования солнечного излучения по сравнению с существующими промышленными изделиями. В перспективе станут возможными разработка и создание солнечных элементов нового поколения с увеличенным коэффициентом полезного действия до 30% и выше.
Данный проект войдет состав Научно-образовательного центра мирового уровня, ориентированного на передовые промышленные технологии, новые материалы и энергетику. Центр создан в Уральском регионе в рамках национального проекта «Наука».
Руководитель лаборатории Анатолий Зацепин отмечает, что на прошедшем в Барселоне конгрессе представлены доклады ведущих мировых специалистов в области лазерной техники, оптики и фотоники. Особенностью конгресса стало акцентирование внимания ученых как на фундаментальных исследованиях, так и на их использовании для практических целей. Доклад Юлии Кузнецовой был высоко оценен аудиторией и удостоен награды в рамках форума молодых ученых.
«В содержательной части доклада представлены результаты исследований на хорошем физическом уровне, а также предложено их конкретное практическое применение, — говорит Анатолий Зацепин. — Высокая оценка специальной комиссии конгресса свидетельствует не только об актуальности, но и практической значимости полученных научных результатов. Хотел бы заметить, что помимо альтернативной энергетики исследования в данной области представляют интерес также и для других сфер. В частности, для создания различных функциональных устройств, работающих на принципах квантовой физики, например, в системах накопления, преобразования и передачи информации».
Автор: Т. Петрова
