Квантовые технологии могут радикально повысить эффективность солнечной энергетики

12:03, 9 октября 2019

Эксперты высоко оценили доклад молодого ученого вуза Юлии Кузнецовой на конференции в Барселоне

Эксперты мирового уровня очень высоко оценили доклад Юлии Кузнецовой. Фото из личного архива Анатолия Зацепина.

Использование фотонных наночастиц для преобразования высокоэнергетичного ультрафиолетового излучения в видимый свет может коренным образом повысить эффективность батарей, используемых в солнечной энергетике. Доклад молодого ученого вуза Юлии Кузнецовой «Фотонные наночастицы для конверсии УФ-излучения: структурные особенности, оптические свойства и квантовая эффективность» был аплодисментами встречен экспертным сообществом на международном конгрессе «Лазеры, оптика и фотоника», прошедшем 22–28 сентября в Барселоне (Испания).

Юлия Кузнецова представила прототип солнечной ячейки нового поколения с конверсионным слоем из наночастиц, отличающихся высокой квантовой эффективностью преобразования энергии.

В докладе Юлия Кузнецова обобщила результаты, базирующиеся на фундаментальных исследованиях, проводимых в лаборатории ФТИ УрФУ «Физика функциональных материалов углеродной микро- и оптоэлектроники». Изучение оптических свойств наночастиц с учетом квантово-размерного фактора позволило предложить перспективные материалы для солнечной энергетики нового поколения.

«В своей работе мы стараемся использовать потенциал наночастиц оксида гадолиния как нового материала для конверсионных устройств, в частности, для солнечных ячеек, — говорит Юлия Кузнецова. — В исследуемых объектах мы впервые обнаружили несколько новых эффектов, таких как гигантское фононное размягчение, транспорт и преобразование энергии с участием собственных дефектов матрицы, ультимодальное распределение оптических центров и др. В совокупности эти эффекты открывают новые возможности для минимизации тепловых потерь и увеличения общей квантовой эффективности конверсии УФ-излучения».

В качестве потенциально возможного практического применения наночастиц ученые УрФУ предложили принципиальную схему модифицированной солнечной ячейки с конверсионными слоями, обеспечивающими улучшенные параметры преобразования солнечного излучения по сравнению с существующими промышленными изделиями. В перспективе станут возможными разработка и создание солнечных элементов нового поколения с увеличенным коэффициентом полезного действия до 30% и выше.

Данный проект войдет состав Научно-образовательного центра мирового уровня, ориентированного на передовые промышленные технологии, новые материалы и энергетику. Центр создан в Уральском регионе в рамках национального проекта «Наука».

Руководитель лаборатории Анатолий Зацепин отмечает, что на прошедшем в Барселоне конгрессе были представлены доклады ведущих мировых специалистов в области лазерной техники, оптики и фотоники. Особенностью конгресса стало акцентирование внимания ученых как на фундаментальных исследованиях, так и на их использовании для практических целей. Доклад Юлии Кузнецовой был высоко оценен аудиторией и удостоен награды в рамках форума молодых ученых.

«В содержательной части доклада представлены результаты исследований на хорошем физическом уровне, а также предложено их конкретное практическое применение, — говорит Анатолий Зацепин. — Высокая оценка специальной комиссии конгресса свидетельствует не только об актуальности, но и практической значимости полученных научных результатов. Хотел бы заметить, что помимо альтернативной энергетики, исследования в данной области представляют интерес также и для других сфер. В частности, для создания различных функцональных устройств, работающих на принципах квантовой физики, например, в системах накопления, преобразования и передачи информации».