Фотоелектрична енергія зарекомендувала себе як найпотужніше джерело енергії. Однак багато викликів ще належить вирішити. Команді експертів вдалося створити фотоелектричну кераміку з безпрецедентним потенціалом: вона кидає виклик законам фізики при неймовірно малих розмірах.
Швейцарська вища технічна школа Цюріха представила новітній винахід у галузі фотовольтаїки. Команда вчених з Швейцарської вищої технічної школи Цюріха розробила нову фотоелектричну кераміку, яка трансформує ринок сонячної енергетики. Ця проривна концепція керамічної плитки в 1000 разів ефективніша за сучасні фотоелектричні сонячні панелі на основі кремнію.
Що робить цю кераміку такою особливою і має таку високу продуктивність, так це те, що вона має наноструктуру. Вона складається з двох компонентів: матеріалу, який має хороший коефіцієнт поглинання світла, та іншого матеріалу, який має електропровідність (навіть кращу, ніж у перовскіту та кремнію).
У світлопоглинаючому шарі використовуються наночастинки глинозему і перовскіту, оскільки ці два типи мають чудові світлопоглинаючі властивості. Перовскіти вбудовані у високостабільний оксид алюмінію, який, у свою чергу, захищає їх від нагрівання, вологості та механічних впливів.
Коли сонячне світло потрапляє на кераміку, електрони в наночастинках перовскіту збуджуються і переходять на вищий енергетичний рівень. Потім ці збуджені електрони дуже ефективно збираються, транспортуються в кристали глинозему, які є каналами в кераміці, і виносяться на поверхню, створюючи електричний струм.
Ця специфічна структура і текстура дозволяє кераміці рівномірно накопичувати і зберігати енергію сонця по всій своїй поверхні і досягати високої критичної температури реакції в 1500 °C по всьому матеріалу. Це кращий прорив у порівнянні з попередніми конструкціями сонячних елементів, де падаючий сонячний потік поступово зменшувався, коли він потрапляв у реактор.
Цей новий тип сонячних панелей в 1 000 разів міцніший за старіші кремнієві панелі. Це означає, що з одного квадратного метра кераміки можна отримати стільки ж електроенергії, скільки з тисячі квадратних метрів звичайної об'ємної сонячної панелі.
Дослідники використовують цю технологію, щоб передбачити, що вона може забезпечити «практично необмежену кількість безкоштовної електроенергії для будинків і офісів». Кераміка має здатність розщеплювати молекули води на водень і кисень під впливом сонячного світла, що дозволяє виробляти і зберігати чисте водневе паливо.
Ще однією цікавою особливістю цієї нової фотоелектричної кераміки є те, що вона виготовлена з тих самих елементів, що й інші види кераміки, які використовуються вже тисячі років. Однак новий тип наноструктури та підхід до її виробництва, який використала команда з Швейцарської вищої технічної школи Цюріха, перетворив цей столітній матеріал на новаторське джерело енергії.
