получен квантовый выход 114% - God bless America!

tarrow · Post by **tarrow** » 02 Jan 2012 11:30

Исследователи из Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NREL) сообщили о первом солнечном элементе, который продуцирует фототок на основе внешнего квантового выхода более 100% при поглощении фотонов из высокоэнергетической части солнечного света.

Внешним квантовым выходом, обычно выражаемым в процентах, называется отношение числа электронов, поступающих в цепь солнечного элемента в одну секунду, к числу фотонов определенной энергии, падающих на элемент в одну секунду. На сегодняшний день не существует солнечных элементов, которые демонстрировали ли бы внешний фототок с квантовым выходом более 100% для какой-нибудь длины волны солнечного спектра.
В данном эксперименте пик квантового выхода достиг 114%.
Механизм достижения квантового выхода более 100% при облучении мишени солнечным светом базируется на процессе, известном как множественная генерация экситонов (Multiple Exciton Generation, MEG), когда один поглощенный фотон может порождать более одной электронно-дырочной пары.

Один из соавторов публикации Артур Нозик (Arthur J. Nozik) из NREL впервые предсказал в 2001 г., что MEG может быть более эффективной на полупроводниковых квантовых точках, чем на целом полупроводнике. Квантовые точки посредством ограничения носителей заряда в малых объемах могут накапливать избыточную энергию, которая в других случаях теряется в виде тепла.

Образец, на котором был достигнут рекорд квантового выхода, представлял собой многослойную ячейку, состоящую из антиотражательного стеклянного покрытия с тонким слоем прозрачного проводника, наноструктурированного слоя окисла цинка, слоя квантовых точек на базе селенида свинца, обработанного этанедитолом и гидразином, и тонкого слоя золота в качестве верхнего электрода.

MEG была впервые продемонстрирована в коллоидном растворе квантовых точек в 2004 г. Ричардом Шаллером (Richard Schaller) и Виктором Климовым из Лос-Аламосской национальной лаборатории. Новый результат является первым сообщением о проявлении MEG в виде внешнего фототока с квантовым выходом более 100%, измеренном в действующем солнечном элементе на квантовых точках при низкой интенсивности света.

http://cleantechnica.com/2011/12/20/sol ... fficiency/

Бог отвернулся от России.
Это конец эпохи нефти. Через 10 лет мир будет неузнаваем.

Post by **Leberecht** » 02 Jan 2012 16:16

Хотелось-бы получить экономическую выкладку соотношения объёма (стоимости) производимого (в месац, год) электричества к суммарным затратам на производство условной единицы сей чудотворной батареи, разумеется с учётом всех забракованных элементов.

Также необходимо учесть объёмы всех выбросов и отходов производства условной единицы.

Я всё это пишу не из скептицизма, а из желания возиметь более полную картину с учётом всех деталей.

Post by **Habber** » 02 Jan 2012 19:08

Объясните чайнику - это что-то принципиально новое по сравнению с существующими фотоэлементами с практической точки зрения? Ну там - в разы сокращается площадь элемента для получения такого же количества энергии или там существенно падает стоимость или там очень простая технология, доступные составляющие. В чем фишка? На основе чего делается вывод о том что эта технология так быстро найдет свою нишу в энергетическом балансе хотя бы развитых стран?

Само теоретическое обоснование и несколько опытов - это хорошо, но... вон с термоядом - уже несколько десятилетий как все доказано и опыты проведены, однако до реактора со стабильной плазмой, дающего энергию в сеть еще очень далеко.

И, да, God bless America, но и Россию Бог тоже любит.

erix · Post by **erix** » 03 Jan 2012 23:09

Leberecht wrote:Также необходимо учесть объёмы всех выбросов и отходов производства условной единицы.

Интересно в каких единицах вы хотите учитывать "объёмы всех выбросов и отходов производства": в кубометрах, в долларах или, например, в "условных попугаях"?

Я понимаю, что речь идет о физическом феномене. Оставьте возможность оценить экономические/клайматчейнджевые эффекты соискателям грантов или (еще лучше) британским ученым журналистам.

cybopob · Post by **cybopob** » 03 Jan 2012 23:38

Бога нет
А открытие интересное

NanoKaktus · Post by **NanoKaktus** » 04 Jan 2012 17:41

tarrow wrote: Механизм достижения квантового выхода более 100% при облучении мишени солнечным светом базируется на процессе, известном как множественная генерация экситонов (Multiple Exciton Generation, MEG), когда один поглощенный фотон может порождать более одной электронно-дырочной пары.

Ну наконец-то смогли найти систему где этот эффект наблюдается. Хотя конечно Incident photon to current efficiency IPCE = 114% звучит заманчиво, в переводе на Power efficiency это всего лишь на пару процентов поднимет Shockley-Queisser limit. Что в лучшем случае будет процентов 35% от силы.

ИМХО гораздо больший потенциал надо искать в multijunction cell.

tarrow · Post by **tarrow** » 04 Jan 2012 23:30

Habber wrote:Объясните чайнику - это что-то принципиально новое по сравнению с существующими фотоэлементами с практической точки зрения? Ну там - в разы сокращается площадь элемента для получения такого же количества энергии или там существенно падает стоимость или там очень простая технология, доступные составляющие. В чем фишка? На основе чего делается вывод о том что эта технология так быстро найдет свою нишу в энергетическом балансе хотя бы развитых стран?

Само теоретическое обоснование и несколько опытов - это хорошо, но... вон с термоядом - уже несколько десятилетий как все доказано и опыты проведены, однако до реактора со стабильной плазмой, дающего энергию в сеть еще очень далеко.

И, да, God bless America, но и Россию Бог тоже любит.

Существенное то, что показано увеличение на 35% конвертации мощности ячейки, что может сделать солнечную энергетику конкурентной с углем в течение нескольких лет. Это означает что сейчас туда хлынет частный капитал, а это придаст нужный толчок инновационной экономике. А в этом у США нет конкурентов, все мозги здесь.

NanoKaktus · Post by **NanoKaktus** » 05 Jan 2012 18:01

tarrow wrote: Существенное то, что показано увеличение на 35% конвертации мощности ячейки, что может сделать солнечную энергетику конкурентной с углем в течение нескольких лет. Это означает что сейчас туда хлынет частный капитал, а это придаст нужный толчок инновационной экономике. А в этом у США нет конкурентов, все мозги здесь.

Как это нет? Насколько я знаю в фотовольтаик сильнее всего сейчас вкладывается Китай. У них уже такие фермы солнечных батарей построены.... ого-го.. Америка только недавно при Обаме начали что-то в этой области делать...

Post by **Leberecht** » 05 Jan 2012 18:10

erix wrote:
Leberecht wrote:Также необходимо учесть объёмы всех выбросов и отходов производства условной единицы.
Интересно в каких единицах вы хотите учитывать "объёмы всех выбросов и отходов производства": в кубометрах, в долларах или, например, в "условных попугаях"?

Я понимаю, что речь идет о физическом феномене. Оставьте возможность оценить экономические/клайматчейнджевые эффекты соискателям грантов или (еще лучше) британским ученым журналистам.

Что Вас так раздражило, и причём здесь Британские учёные?
На счёт единиц измерения, килограмы отходов и кубометры вредных выбросов пойдут.

Например, на производство одной батареи площадью N квадратных метров, способной производить N киловатт/год
1) затрачивается N киловатт/часов щлектроэнергии
2) произведено N кг перерабатываемых и M кг неперерабатываемых отходов
3) выброшено в окружающуя среду N кубометров вредных выбросов (газы, пыль и т.д.)

erix · Post by **erix** » 05 Jan 2012 18:42

Leberecht wrote:
erix wrote:
Leberecht wrote:Также необходимо учесть объёмы всех выбросов и отходов производства условной единицы.
Интересно в каких единицах вы хотите учитывать "объёмы всех выбросов и отходов производства": в кубометрах, в долларах или, например, в "условных попугаях"?

Я понимаю, что речь идет о физическом феномене. Оставьте возможность оценить экономические/клайматчейнджевые эффекты соискателям грантов или (еще лучше) британским ученым журналистам.
Что Вас так раздражило, и причём здесь Британские учёные?
На счёт единиц измерения, килограмы отходов и кубометры вредных выбросов пойдут.

Например, на производство одной батареи площадью N квадратных метров, способной производить N киловатт/год
1) затрачивается N киловатт/часов щлектроэнергии
2) произведено N кг перерабатываемых и M кг неперерабатываемых отходов
3) выброшено в окружающуя среду N кубометров вредных выбросов (газы, пыль и т.д.)

Вопрос: при производстве усовершенствованного изделия Х в окружающую среду выбрасывается на 10% больше кубометров CO2, на 2% больше CH4 и на 4% меньше весовых частей Hg. Зеленее ли усовершенствованное изделие Х?

tarrow · Post by **tarrow** » 06 Jan 2012 22:26

NanoKaktus wrote:
tarrow wrote: Существенное то, что показано увеличение на 35% конвертации мощности ячейки, что может сделать солнечную энергетику конкурентной с углем в течение нескольких лет. Это означает что сейчас туда хлынет частный капитал, а это придаст нужный толчок инновационной экономике. А в этом у США нет конкурентов, все мозги здесь.
Как это нет? Насколько я знаю в фотовольтаик сильнее всего сейчас вкладывается Китай. У них уже такие фермы солнечных батарей построены.... ого-го.. Америка только недавно при Обаме начали что-то в этой области делать...

В Китае нет мозгов имеется ввиду.

Hamster · Post by **Hamster** » 06 Jan 2012 22:38

tarrow wrote: Существенное то, что показано увеличение на 35% конвертации мощности ячейки, что может сделать солнечную энергетику конкурентной с углем в течение нескольких лет. Это означает что сейчас туда хлынет частный капитал, а это придаст нужный толчок инновационной экономике. А в этом у США нет конкурентов, все мозги здесь.

Себестоимость коммерческих ячеек уже СЕЙЧАС ниже плинтуса, до такой степени, что в типичной домашней инсталляции в солнечной Южной Калифорнии собственно цена панелей легко может составлять только треть от общей стоимости проекта. Увеличение эффективности на 35% это хорошо и похвально, вопрос в том, будет ли элемент на квантовых точках дешевле на ватт, чем традиционные элементы.

Мозги действительно здесь еще есть, а вот производства уже нет, была одна несчастная Solyndra, она обанкротилась и консерваторы с Фокса потом три месяца радостно плясали на могиле. Теперь все производство солнечных панелей находится в Китае.

Тверпен · Post by **Тверпен** » 06 Jan 2012 22:50

Hamster wrote:Себестоимость коммерческих ячеек уже СЕЙЧАС ниже плинтуса

Хуанхэ - желтая река.

Hamster · Post by **Hamster** » 06 Jan 2012 23:02

In real 2010 dollars, capacity-weighted average installed costs declined from $11.0/W in 1998 to $6.2/W in 2010... the module price index fell from $4.8/W in 1998 to $2.4/W in 2010. This price reduction represents 52% of the total decline in average installed costs over this period.

http://eetd.lbl.gov/ea/emp/reports/lbnl-5047e.pdf

Post by **Habber** » 06 Jan 2012 23:11

Так я не понял - раз так все радужно, почему этих солнечных панелей так мало? видимо все-таки они себя не окупают?

Hamster · Post by **Hamster** » 06 Jan 2012 23:41

Habber wrote:Так я не понял - раз так все радужно, почему этих солнечных панелей так мало? видимо все-таки они себя не окупают?

Потому что, кроме панелей, нужна куча всего другого, начиная с инвертеров и кончая грузчиками, и в классической модели "три киловатта панелей на крыше дома, с жесткой привязкой к электросети" грузчики и проч. стоят дороже, чем собственно панели. А уголь настолько дешев, что конкурировать с ним очень трудно. В перспективе, вероятно, окупаться будут только мега-инсталляции в пустынях, когда панели кладутся горизонтально прямо на землю, по возможности в регионах с дешевой рабочей силой.

OtecFedor · Post by **OtecFedor** » 07 Jan 2012 01:38

Ну если посмотреть оригинал статьи то выход больше 100% только в диапазоне 3-3.5 eV, в более наронохозяистенно полeзном диапазоне <3eV он гораздо меньше 100%, но главное ето броское название.

tarrow · Post by **tarrow** » 08 Jan 2012 03:10

OtecFedor wrote:Ну если посмотреть оригинал статьи то выход больше 100% только в диапазоне 3-3.5 eV, в более наронохозяистенно полeзном диапазоне <3eV он гораздо меньше 100%, но главное ето броское название.

Это правда, так как ZnO широкозонный п/п. Думаю в течение нескольких лет найдут системы с меньшими энергиями. Это уже прикладная задача, куда пойдут частные деньги.

Животнае · Post by **Животнае** » 09 Jan 2012 02:00

tarrow wrote:Образец, на котором был достигнут рекорд квантового выхода, представлял собой...слой квантовых точек...

А еще интересно, на каких заводах делают материалообразцы для исследований?

RobinF · Post by **RobinF** » 22 Jan 2012 13:55

Hamster wrote: Мозги действительно здесь еще есть, а вот производства уже нет, была одна несчастная Solyndra, она обанкротилась и консерваторы с Фокса потом три месяца радостно плясали на могиле. Теперь все производство солнечных панелей находится в Китае.

Очевидно, не одна.
http://www.nytimes.com/2011/12/03/busin ... -says.html

Например, SolarWorld, Hillsboro, OR.

rzen · Post by **rzen** » 22 Jan 2012 14:48

RobinF wrote:
Hamster wrote: Мозги действительно здесь еще есть, а вот производства уже нет, была одна несчастная Solyndra, она обанкротилась и консерваторы с Фокса потом три месяца радостно плясали на могиле. Теперь все производство солнечных панелей находится в Китае.
Очевидно, не одна.
http://www.nytimes.com/2011/12/03/busin ... -says.html

Например, SolarWorld, Hillsboro, OR.

и казалось бы при чем тут Буш.

Привет