• A
  • A
  • A
  • АБВ
  • АБВ
  • АБВ
  • А
  • А
  • А
  • А
  • А
Обычная версия сайта

Взять от солнца максимум

Взять от солнца максимум

© iStock

Профессор МИЭМ ВШЭ Алексей Тамеев с коллегами предложил метод расчета оптимальной толщины фотоактивного слоя, при которой солнечный элемент может показывать максимальную эффективность преобразования энергии. Метод, применимый как к полимерным, так и перовскитным солнечным элементам, может стать важным шагом на пути от лабораторных образцов к производству солнечных батарей из материалов нового поколения. Результаты исследования представлены в статье A common optical approach to thickness optimization in polymer and perovskite solar cells в Scientific Reports.

С каждым годом доля «зеленой», возобновляемой энергетики в мире только растет. При этом солнечная энергетика — это самый быстрорастущий сегмент альтернативной энергетики. По прогнозам Мирового энергетического агентства (МЭА), к 2040 году доля солнечной энергии в мировой электрогенерации увеличится до 24%. На фоне бурного развития отрасли вопрос себестоимости энергии стоит особенно остро. И за последнее время в этом отношении удалось достичь впечатляющих результатов за счет развития технологий и государственной поддержки.

По данным доклада МЭА, опубликованного осенью 2020 года, стоимость энергии, получаемой от солнечных электростанций, достигла исторического минимума. В Европе и США расценки варьируют от $35 до $55 за МВт·ч, а в Китае и Индии — $20-40 за МВт·ч. Для сравнения, стоимость угля, согласно тому же отчету, колеблется от $55 до $150 за МВт·ч. В докладе говорится, что четыре года назад, по данным Всемирного экономического форума, средняя стоимость солнечной энергии в мире составляла $100 за МВт·ч, а десять лет назад — $300.

«Тем не менее на этом пути нельзя останавливаться, — считает  профессор департамента электронной инженерии НИУ ВШЭ, ведущий научный сотрудник учебно-исследовательской лаборатории функциональной безопасности космических аппаратов и систем Алексей Тамеев. — В исследовании мы сфокусировались на моделировании оптических свойств полимерных и перовскитных солнечных элементов в зависимости от толщины их функциональных слоев. Такие солнечные элементы нового поколения весьма перспективны, так как для их производства подходят более простые и дешевые технологии, чем для привычных кремниевых».

Солнечным панелям из кремния требуется около двух лет, чтобы вернуть энергию, потраченную на добычу и очистку минерала, производство и установку батарей, а подобным панелям из перовскита — всего несколько месяцев. При этом значения КПД лабораторных образцов перовскитных элементов практически догнали кремниевые. Однако масштабирование полимерных и перовскитных элементов требует предварительной оптимизации параметров их функциональных слоев, чтобы минимизировать затраты времени и материалов при разработке технологии производства.

Оптимизация параметров фотоактивного слоя была выполнена в лаборатории по результатам измерений вольт-амперной характеристики солнечных элементов и моделирования эффективного показателя преломления с использованием матрицы переноса в рамках модели Максвелла — Гарнетта. Моделирование показало, что расчеты коэффициента поглощения и темпа генерации экситонов в фотоактивном слое достаточны для определения интервала значений толщины функционального слоя, при котором достигается максимальный КПД устройства. Получено полное соответствие экспериментальных и модельных данных для солнечных элементов разного строения — полимерного и перовскитного.

Важно, что предложенный подход относительно прост и не требует больших затрат времени для определения оптимальных параметров солнечных элементов при разработке экспериментальных образцов фотопреобразователей с повышенным КПД.

Вам также может быть интересно:

Ученые предложили новое объяснение процессов, лежащих в основе рабочей памяти

Сотрудники Центра нейроэкономики и когнитивных исследований ВШЭ построили численную модель рабочей памяти и показали стабилизирующую роль гамма-ритма, а также важность быстрого взаимодействия между компонентами модели. Полученные результаты могут стать частью теоретического базиса для экспериментов по улучшению функций рабочей памяти при помощи неинвазивной стимуляции мозга. Исследование опубликовано в журнале Frontiers in Neural Circuits.

Готовность наказывать эгоистов объяснили силой функциональных связей мозга

Чем сильнее сила функциональных связей мозга, тем меньше человек склонен наказывать других за несправедливость. Такой вывод сделали ученые из НИУ ВШЭ, проведя нейроимиджинговый эксперимент. Статья 'Wired to punish? Electroencephalographic study of the resting-state neuronal oscillations underlying third-party punishment' опубликована в журнале Neuroscience.

Удивительные лантаноиды: ученые провели глобальную систематизацию свойств редкоземельных металлов

Доцент факультета химии ВШЭ Юрий Белоусов совместно с коллегами из МГУ им. М.В. Ломоносова, ФИАН им. П.Н. Лебедева и итальянскими учеными из университета Камерино опубликовали обзор, в котором сравнили и изучили более 200 азолкарбоксилатов лантанидов. Ученые впервые систематизировали разрозненную в литературе информацию в единый источник, который будет полезен для технологических разработок в области электроники, металлургии, радиомедицины, химической и ядерной промышленности. Обзор опубликован в журнале Coordination Chemistry Reviews.

Исследователи ВШЭ нашли последовательность нуклеотидов, отвечающую за эффективную борьбу с патологиями

Сотрудники Mеждународной лаборатории микрофизиологических систем ВШЭ обнаружили последовательность нуклеотидов, характерную для дефектных микроРНК. Это открытие позволит предсказывать ошибки в поведении микроРНК и создавать на их основе лекарственные препараты более эффективно распознающие свои мишени, в том числе, вирусы. Результаты исследования опубликованы в журнале RNA Biology.

Российские исследователи получили новые данные об асимметрии магнитных полей Солнца

Ученые из Института теории прогноза землетрясений и математической геофизики РАН и факультета компьютерных наук ВШЭ показали, что асимметрия между глобальными внутренними движениями в северном и южном полушариях Солнца связана с аномалиями его магнитного поля. Исследование Елены Блантер и Михаила Шнирмана открывает новые аспекты значимости асимметрии магнитного поля Солнца для предсказания его аномальной активности. Статья опубликована в журнале Solar Physics.

Европу ждет обратная «утечка мозгов»: до 3,5 млн высококвалифицированных специалистов могут вернуться на родину

В то время как пандемия продолжается, а удаленная работа в некоторых отраслях становится нормой, профессионалы, когда-то уехавшие трудиться в другие страны, начинают возвращаться на родину. Насколько сильным может быть это движение и к каким последствиям для экономики, социальной и политической жизни оно может привести, выяснили ученые из ВШЭ, Лёвенского католического университета и Университета Лилля. Препринт исследования вышел в сборнике GLO Discussion Papers.

Пальцевой индекс не связан с длиной пальцев у мужчин и женщин

Различия в соотношении длины указательного и безымянного пальцев у мужчин и женщин часто объясняется уровнем андрогенов и эстрогенов. Однако есть альтернативная теория: у мужчин более крупные части тела, в том числе пальцы, что и влияет на пальцевой индекс. Команда ученых с участием исследователей из НИУ ВШЭ опровергла эту гипотезу, собрав данные о длине пальцев у 7500 человек. Результаты исследования опубликованы в журнале Scientific Reports.

В ВШЭ создали симулятор вирусных генеалогий, позволяющий моделировать пути распространения COVID-19

Ученые из МИЭМ НИУ ВШЭ совместно с коллегами из Калифорнийского университета в Санта-Круз и Европейского института биоинформатики разработали программное обеспечение, с помощью которого можно моделировать пути распространения COVID-19 в условиях глобальной пандемии. Это самый быстрый в мире симулятор вирусных генеалогий (VGsim — Viral Genealogy Simulator). Симулятор доступен, о нем можно прочесть в препринте на medRxiv и скачать код с GitHub.

Онлайн-платформы принуждают российских фрилансеров трудиться по ночам и в выходные

Денис Стребков, Андрей Шевчук и Алексей Тюлюпо из Лаборатории экономико-социологических исследований (ЛЭСИ) НИУ ВШЭ выяснили, как онлайн-платформы формируют рабочие графики фрилансеров и какие последствия это имеет для работников. Результаты исследования опубликованы в журнале New Technology, Work and Employment.

Ученые выявили особенности чтения на русском языке

Психолингвисты из Центра языка и мозга НИУ ВШЭ совместно с коллегами из Городского университета Нью-Йорка и Университета Штутгарта выяснили, чем отличается чтение на русском языке у разных групп читателей. Для этого они впервые использовали новый для билингвизма метод сравнения движения глаз взрослых носителей русского языка, русскоязычных детей и взрослых билингвов с разным уровнем владения русским языком. Результаты исследования опубликованы в журнале Reading Research Quarterly.