Фотоэлектрическая энергия зарекомендовала себя как самый мощный источник энергии. Однако еще предстоит решить еще много задач. Группе экспертов удалось создать фотоэлектрическую керамику с беспрецедентным потенциалом: она бросает вызов законам физики при невероятно малых размерах.

Швейцарская высшая техническая школа Цюриха представила новейшее изобретение в области фотоэлектричества. Группа ученых из ETH Zurich разработала новую фотоэлектрическую керамику, которая преобразует рынок солнечной энергии. Эта концепция прорыва через керамическую плитку, в 1000 раз эффективнее нынешних фотоэлектрических солнечных панелей на основе кремния.

Что делает эту керамику такой особенной и имеет такие высокие характеристики - она имеет наноструктуру. Она состоит из двух компонентов: материала, который имеет хороший коэффициент поглощения света, и другого материала, который имеет проводимость электричества (даже лучшую, чем перовскит и кремний).

В поглощающем свет слое используются наночастицы оксида алюминия и перовскита, поскольку эти два типа обладают замечательными свойствами поглощения света. Перовскиты включены в высокостабильный оксид алюминия, который, в свою очередь, защищает их от тепла, влажности и механических воздействий.

Когда солнечный свет попадает на керамику, электроны в наночастицах перовскита возбуждаются и переходят на более высокий энергетический уровень. Эти возбужденные электроны затем очень эффективно собираются, транспортируются в кристаллы оксида алюминия, которые являются каналами в керамике, и выносятся на поверхность, создавая электрический ток.

Эта специфическая структура и текстура позволяют керамике равномерно накапливать и хранить энергию, поступающую от солнца, по всей ее поверхности и достигать высокой критической температуры реакции 1500 °C во всем материале. Это лучший прорыв, чем предыдущие конструкции солнечного элемента, где падающий солнечный поток постепенно уменьшался по мере поступления в реактор.

Этот новый тип солнечной панели оказался в 1000 раз прочнее старых кремниевых панелей, ориентированных на солнце. Это означает, что из одного квадратного метра керамики можно получить столько же электроэнергии, сколько из тысячи квадратных метров обычной объемной солнечной панели.

Исследователи используют эту технологию для прогнозирования того, что она способна обеспечить «практически неограниченное количество бесплатной электроэнергии для дома и офиса». Керамика обладает способностью расщеплять молекулы воды на водород и кислород под воздействием солнечного света, что приводит к выработке и хранению чистого водородного топлива.

Еще одной интересной особенностью этой новой фотоэлектрической керамики является то, что она изготовлена ​​из тех же элементов, что и другие виды керамики, которые использовались на протяжении тысяч лет. Однако новый тип наноструктуры и подход к ее производству, который был использован командой из ETH Zurich, превратили этот вековой материал в новаторский источник энергии.