Эффективность 130%: ученые нашли способ обойти лимиты солнечной энергии

Исследователи из Университета Кюсю и их немецкие коллеги создали прототип фотоэлемента, способного генерировать 1,3 электрона из одного поглощенного фотона. Технология позволяет преодолеть фундаментальный барьер эффективности, который десятилетиями сдерживал развитие зеленой энергетики.

Традиционные кремниевые панели ограничены пределом Шокли–Квейссера: их теоретический КПД не может превышать 33%. Главная проблема заключается в потере энергии «синих» фотонов — частиц света с высоким зарядом, которые при контакте с полупроводником просто выделяют лишнее тепло, не превращаясь в электричество.

Механизм удвоения заряда

Чтобы решить эту задачу, физики применили метод синглетного расщепления. В обычных условиях один фотон выбивает один электрон, но в новой установке частица света заставляет материал генерировать сразу два экситона (пары «электрон-дырка»). Ключевым элементом системы стал специальный молибденовый комплекс, который эффективно захватывает эти заряды и преобразует их в ток, одновременно блокируя побочные процессы, снижающие производительность.

В ходе экспериментов ученым удалось достичь квантового выхода в 130%. Это означает, что на каждые 100 поглощенных фотонов система выдает 130 носителей заряда. По словам авторов работы, внедрение этой концепции позволит поднять реальный КПД однопереходных солнечных элементов до 35–45%. Несмотря на то что технология пока остается на стадии лабораторного прототипа, она открывает путь к созданию панелей нового поколения, которые будут значительно эффективнее существующих аналогов.