Вчені знайшли спосіб усунути великий недолік перовскітних сонячних елементів наступного покоління, щоб створити поліпшені панелі. Коли тільки частина сонячної панелі перебуває в тіні, елементи можуть вийти з ладу, що значно скорочує термін роботи і загрожує чималими збитками для власників. Група дослідників з Університету Колорадо в Боулдері та Національної лабораторії відновлюваної енергії (NREL) представила своє рішення проблеми в статті, опублікованій у журналі Joule.

Яка проблема виникає при затіненні панелей?

Коли затінена тільки одна частина панелі, незатінені осередки продовжують генерувати електрику і передають струм через непрацюючий елемент, “пробиваючи” його, як перекриту греблю. Це називається зворотним зміщенням і може призвести до незворотного зносу обладнання. Для звичайних кремнієвих сонячних елементів проблема зворотного зсуву відома, і інженери розробили рішення: шунтуючий діод, який створює обхідний шлях для електрики. Однак у перовскітних зворотна напруга “пробою” дуже низька — від -1 до -2 В, тому такий метод не підходить.

Які рішення пропонують вчені?

Як пояснили вчені, деградація осередків під час “пробою” відбувається через дефекти, які вже існують — дуже маленькі отвори в шарах перовскіту. Одночасно з цим, більш товсті шари перенесення заряду запобігають раптовому пробою, усуваючи області, де електроди знаходяться на відстані декількох нанометрів один від одного. Це важливе спостереження, оскільки воно вказує на можливість поліпшення стабільності зворотного зсуву шляхом підвищення “чистоти” та однорідності виготовлення.

Перовскітний шар формується шляхом обробки матеріалу в спеціальному розчині. Як пише TechXplore, процес дуже нагадує приготування млинців. Коли тісто виливають на гарячу пательню, відбувається кілька процесів: вода випаровується, тверді частинки застигають. Густота визначається кількістю сировини, і якщо її недостатньо багато, у млинці часто утворюються дірки.

Щоб краще зрозуміти поведінку “ідеального” пристрою та ефективно сканувати велику кількість зразків (близько 100), команда створила велику кількість дуже маленьких пристроїв, створивши тонкі плівки площею всього 0,032 мм. Для порівняння, кожен пристрій мав товщину приблизно у дві людські волосини. Невеликий розмір цих пристроїв дозволив створити пристрої без дефектів, оскільки у великих масштабах складно створювати бездефектні плівки.

Науковці підтвердили, що саме в мікроотворах і тонких ділянках шарів перовскіту зароджуються пробої. У цих місцях матеріал швидко нагрівається і плавиться, фактично скорочуючи відстань між двома контактними шарами. Навпаки, пристрої без дефектів продемонстрували чудову стабільність, витримуючи години зворотного зсуву без істотної деградації.

Висновок простий: щоб перовскітні сонячні панелі працювали стабільно, потрібно насамперед навчитися створювати плівки без дефектів. Крім того, потрібно використовувати більш міцні контактні шари для запобігання подібних різких і незворотних термічних пошкоджень. Раніше інша група вчених виявила, що перовскітні сонячні панелі псуються через світло і тепло. Якщо виправити цю вразливість, то в майбутньому елементи зможуть працювати набагато довше.

Чому сонячна енергія дорожчає?

Всупереч повідомленням про постійне здешевлення сонячної енергії, галузь зіткнулася з внутрішньою кризою, яка загрожує її майбутньому. Низка монополістів, які контролюють постачання важливої сировини, штучно завищують ціни, сповільнюючи інновації та знижуючи прибутковість панелей. Цей прихований конфлікт створює серйозну перешкоду для зростання індустрії та ланцюга поставок. Поки сторони не врегулюють свої економічні інтереси, буде складно повною мірою реалізувати потенціал сонячної енергетики.

Які наслідки для виробництва сонячних батарей?

Понад десять років світ спостерігав за стрімким падінням вартості сонячної енергії на понад 80%, що зробило її дешевшою за викопне паливо. Однак цей красивий графік приховує невтішну реальність. Останніми роками, поки теоретична вартість енергії залишалася низькою, фактична ціна готових сонячних модулів для споживачів почала зростати. Причина криється в дисбалансі прибутку всередині виробничого ланцюга.

Виробництво сонячних батарей — це багатоступеневий процес: від очищення промислового кремнію до полікремнію, потім до кремнієвих пластин, осередків і, нарешті, готових модулів. Довгий час прибуток розподілявся по цьому ланцюжку відносно рівномірно. Однак різке зростання глобального попиту, що підігрівається кліматичними програмами, змінило всю систему. Виробники полікремнію, чий бізнес потребує величезних капіталовкладень, опинилися в унікальному становищі монополістів.

І вони цим скористалися. Якщо у 2016-2020 роках на сегмент полікремнію припадало в середньому 14% від загального валового прибутку галузі, то до 2022 року ця цифра злетіла до цілих 34%. Водночас частка прибутку виробників готових модулів, які й працюють із кінцевим споживачем, впала з 26% до всього 15%. Такий перерозподіл доходів “душить” всю галузь.

Як це впливає на інновації?

Згаданий дисбаланс заважає технологіям розвиватися. Виробники панелей, опинившись між молотом (зростаючими цінами на сировину) і ковадлом (конкурентним ринком), змушені спрямовувати ресурси не на дослідження і розробку, а на виживання. Менеджер одного заводу зі складання модулів анонімно повідомив, що вся його робота зводиться не до стимулювання інновацій, а до запеклих перемовин щодо контракту на постачання полікремнію.

“Ми модернізуємо виробництво, щоб заощадити десяту частку грама срібної пасти, а вони піднімають ціну на долар за кілограм. Це свідомо програшне становище”, — сказав він. Таким чином, ринок сировини уповільнює технологічний прогрес.

Раніше повідомлялося, що сонячні панелі запустили в космос із “секретним” завданням. Компанія Boeing зробила прорив в аерокосмічній галузі, представивши сонячні панелі, повністю надруковані на 3D-принтері. Ця інновація здатна скоротити цикл виробництва супутників удвічі і спростити космічні дослідження.

Цей матеріал має виключно загальноосвітній характер і не є медичною консультацією. Інформація призначена для ознайомлення з можливими симптомами, причинами та методами виявлення захворювань, але не повинна використовуватись для самодіагностики або самолікування. У разі проблем зі здоров’ям людині треба обов’язково звернутися до кваліфікованого лікаря.

Які переваги нового детектора?

Матеріал, який зробив революцію в сонячній енергетиці, тепер застосовують у ядерній медицині. Науковці створили на основі перовскитових кристалів детектор, що видає надчіткі зображення органів із меншою дозою опромінення. Таке сканування обходиться дешевше. Технологія здатна кардинально змінити способи діагностики раку, хвороб серця та інших прихованих недуг.

Які проблеми існують у сучасних сканерах?

Актуальні SPECT-сканери мають низку компромісів. Найпередовіші детектори, зроблені з телуриду кадмію-цинку (CZT), дуже точні, але водночас тендітні та надзвичайно дорогі — вартість повної камери може досягати мільйонів доларів. Дешевша і популярніша альтернатива на основі йодиду натрію (NaI) виробляє розмиті зображення, схожі на знімки через запітніле скло. У підсумку доводилося вибирати між доступністю та якістю, що обмежувало доступ до високоточної діагностики.

Як перовскіт змінює ситуацію?

Рішенням став кристал броміду цезію-свинцю (CsPbBr₃) — один із видів перовскітів, що використовуються в сонячній енергетиці. Дослідники з Північно-Західного університету (США) та Університету Сучжоу виростили великі високоякісні кристали і створили на їхній основі піксельний сенсор, що працює за принципом матриці в камері смартфона. Він уловлює гамма-промені, що випускаються безпечним радіоактивним індикатором, введеним у тіло пацієнта, і вибудовує з них деталізовану картинку.

Прототип встановив новий рекорд для перовскитових детекторів, показавши енергетичну роздільну здатність у 2,5% при 141 кілоелектронвольт (стандарт для більшості клінічних процедур). Це значно перевершує наявні аналоги. Детектор зміг розрізнити джерела випромінювання, розташовані всього за кілька міліметрів одне від одного, що дає змогу відображати найдрібніші структури всередині тіла.

Впровадження перовскитових детекторів зробить ядерні скани якіснішими, швидшими та безпечнішими. Пацієнти зможуть заощадити час на діагностиці за менших доз радіації, а лікарі отримають точніші результати. Але головна перевага — економічна. Лікарні, які не могли дозволити собі дорогі CZT-камери, оснастять свої приміщення альтернативною передовою технологією. Це допоможе скоротити розрив у якості медичного обслуговування між великими дослідницькими центрами і звичайними клініками по всьому світу.

Цей матеріал має виключно загальноосвітній характер і не є медичною консультацією. Інформація призначена для ознайомлення з можливими симптомами, причинами та методами виявлення захворювань, але не повинна використовуватись для самодіагностики або самолікування. У разі проблем зі здоров’ям людині треба бов’язково зверніться до кваліфікованого лікаря.

Які характеристики дронів «Герань-3»?

Українські фахівці дослідили реактивні дрони «Шахед» («Герань-3») серії “У”, які вже використовуються Збройними силами Російської Федерації. Дрони «Герань-3» є аналогом іранського реактивного безпілотника Shahed-238. Пресслужба ГУР МО України оприлюднила характеристики, іноземні компоненти та зображення російської версії БПЛА.

Згідно з повідомленнями, «Герань-3» використовує китайський турбореактивний двигун Telefly JT80, що дозволяє дрону розганятися до 300-370 км/год. Приблизна дальність ураження такого БПЛА сягає до 1000 км.

Які іноземні компоненти використовуються в дронах?

За даними розвідки, максимальної швидкості реактивний «Шахед» досягає переважно в зонах дії українських засобів ППО та РЕБ, а також на термінальних етапах польоту при зниженні на ціль.

Компонування модулів та електронних блоків здебільшого не відрізняється від бензинових «Шахедів» серії

У Великій Британії вперше у світі запустили квантовий комп’ютер, створений на основі кремнієвих чипів, які використовуються у смартфонах і ноутбуках. Цей новаторський комп’ютер був розроблений британським стартапом Quantum Motion і запущений в Національному центрі квантових обчислень Великої Британії (NQCC).

Це перший квантовий комп’ютер, створений з використанням стандартного процесу виготовлення кристалів на основі комплементарної структури метал-оксид-напівпровідник, що є тією самою транзисторною технологією, яку використовують у звичайних комп’ютерах. Ключовий елемент нового підходу — це створення кріоелектроніки, яка з’єднує кубіти з керуючими схемами, що працюють за дуже низьких температур.

Чому це важливий крок у квантових обчисленнях?

“Це переломний момент у розвитку квантових обчислень”, — заявив генеральний директор Quantum Motion Джеймс Пелліс-Діммок.

Система поєднує квантовий процесор компанії з призначеним для користувача інтерфейсом і стеком управління, який підтримує стандартні галузеві фреймворки (як-от Qiskit і Cirq). Таке поєднання робить пристрій повнофункціональним рішенням для квантових обчислень.

Які переваги нового комп’ютера?

Новий комп’ютер вирізняється оптимальним для центру обробки даних простором: він займає лише три 19-дюймові серверні стійки, на яких також розміщуються рефрижератор і вбудована електроніка управління. Допоміжне обладнання працює окремо від основної системи, що дає змогу легко інтегрувати пристрій у стандартні середовища центрів обробки даних.

Як зазначають дослідники, для виробництва кубітів компанія Quantum Motion використовувала великосерійні промислові 300-міліметрові мікросхеми. Раніше повідомлялося, що квантовий комп’ютер впорався з неоднозначним завданням, завдяки зусиллям американських дослідників. Також стало відомо, що квантові батареї можуть підвищити ефективність сонячних елементів, дозволяючи швидше захоплювати і довше зберігати сонячну енергію.