Фотоелектрична енергія закріпила за собою репутацію одного з найпотужніших джерел енергії. Однак одним із основних бар’єрів, які стримують розширення сонячних панелей, залишається потреба у великій площі для їхнього встановлення.
Групі дослідників вдалося подолати цю перешкоду, створивши унікальну фотоелектричну кераміку з вражаючим потенціалом і компактними розмірами, повідомляє видання “Фокус”.
Науковці зі Швейцарської вищої технічної школи Цюріха розробили новий вид кераміки, який виявився в 1000 разів ефективнішим за традиційні кремнієві панелі. Виробляючи електроенергію, один квадратний метр нової кераміки здатний замінити тисячу квадратних метрів звичайних сонячних панелей, що може кардинально змінити ситуацію на ринку сонячної енергетики.
Технологія та структура нового матеріалу
Унікальність нової кераміки полягає у її наноструктурі, що визначає її надзвичайні властивості. Вона складається з двох основних елементів: одного з високим коефіцієнтом поглинання світла та іншого, що проводить електричний струм. Шар, відповідальний за поглинання світла, базується на оксиді алюмінію та наночастинках перовскіту, які захищені оксидом алюмінію від вологи, тепла та механічних ушкоджень.
Коли сонячне світло потрапляє на кераміку, електрони в перовскіті активуються і переходять на вищий енергетичний рівень. Потім ці електрони ефективно транспортуються через канали з оксиду алюмінію до поверхні, де вони утворюють електричний струм. Завдяки такій структурі кераміка може рівномірно накопичувати і зберігати енергію сонця по всій своїй поверхні, досягаючи температури реакції в 1500 °C.
Перспективи енергії та 3D-друк
Розроблена вченими кераміка здатна розщеплювати молекули води на водень і кисень під впливом сонячного світла, що сприяє генерації і зберіганню чистого водневого пального. Це відкриває можливість отримання “практично безмежної кількості безкоштовної електроенергії для домашніх та офісних потреб“. Водночас дослідники ще не мають повного пояснення того, як кераміка досягає настільки високих температур.
Цікаво, що новий матеріал створений із тих самих елементів, які використовуються в традиційних керамічних виробах протягом тисяч років. Інноваційний підхід до виробництва та новий тип наноструктури перетворюють цей стародавній матеріал на революційне джерело енергії. Також вчені впровадили технології 3D-друку для виготовлення кераміки, що дозволяє створювати гнучкі і індивідуальні рішення для використання сонячної енергії, що може зробити її дешевшою і більш універсальною для різних застосувань.