Naučnici sa Univerziteta u Hroningenu otkrili su novi materijal na bazi kalaja koji zadržava energiju "vrućih" elektrona čak 1.000 puta duže nego što je to uobičajeno.
Solarni paneli decenijama imaju ograničenje zbog kojeg veliki dio Sunčeve energije jednostavno završi kao toplota. Naučnici su sada otkrili materijal koji taj gubitak može da uspori čak 1.000 puta, što bi jednog dana moglo da omogući znatno efikasnije solarne ćelije.
Istraživači sa Univerziteta u Hroningenu u Holandiji proučavali su materijal na bazi kalaja koji neobično dugo zadržava energiju takozvanih "vrućih" elektrona.
Kada sunčeva svjetlost pogodi solarnu ćeliju, fotoni prenose energiju elektronima. Najenergetskiji fotoni stvaraju "vruće" elektrone koji nose više energije i teoretski bi mogli da proizvedu više električne energije.
Problem je što se ta prednost gotovo trenutno izgubi. Vrući elektroni veoma brzo predaju višak energije okolini u obliku toplote, pa solarna ćelija ne uspijeva da je iskoristi.
Upravo je ovaj gubitak jedan od razloga zbog kojih konvencionalne solarne ćelije imaju teorijsku granicu efikasnosti od oko 33 odsto.
Novi materijal ponaša se potpuno drugačije. Istraživači su utvrdili da se vrući elektroni u njemu hlade oko 1.000 puta sporije nego što je uobičajeno.
Kako materijal zadržava energiju
Naučnici su otkrili da iza neobičnog ponašanja stoji kombinacija dva fizička efekta. Prvi omogućava elektronima da ponovo preuzimaju dio energije iz zagrijane okoline, zbog čega duže ostaju na visokom energetskom nivou.
Drugi efekat stvara svojevrsnu "gužvu" na nižim energetskim nivoima. Elektroni koji prvi izgube energiju zauzimaju dostupna mjesta i tako otežavaju ostalima da učine isto.
Istraživači ovaj proces porede sa ukrcavanjem u avion. Kada se dostupna mesta napred popune, ostali putnici više ne mogu jednostavno da ih zauzmu, već moraju da nastave dalje.
Oba fizička efekta bila su poznata i ranije, ali novo istraživanje pokazuje da njihova kombinacija može dramatično da produži vrijeme potrebno vrućim elektronima da izgube višak energije.
To je važno jer bi inženjerima dalo više vremena da tu energiju pretvore u električnu, umjesto da bude izgubljena kao toplota.
Ako ovaj princip bude moguće uspešno primeniti u solarnim ćelijama, budući paneli mogli bi da pređu dugogodišnju teorijsku granicu efikasnosti od oko 33 odsto. Za sada, međutim, istraživanje pokazuje potencijal materijala, a ne gotovu tehnologiju spremnu za nove solarne panele.
Rezultati istraživanja objavljeni su u naučnom časopisu ACS Energy Letters.
