Эффективность 130%: ученые нашли способ обойти лимиты солнечной энергии

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.