«Золото дураков» открывает новые возможности для получения дешевой солнечной энергии

Изучение пирита, или «золота дураков», привело исследователей из университета штата Орегон (США) к открытию нового класса материалов для производства недорогой солнечной энергии.

Пирит, или «золото дураков», был известен еще в Древнем Риме. С тех пор он не раз обманывал надежды незадачливых золотоискателей. Однако сейчас он помогает исследователям из университета штата Орегон получить соединения, использование которых может привести к разработке новой технологии получения недорогой солнечной энергии.

В отличие от большинства компонентов солнечных панелей, производимых из редких, дорогих или токсичных материалов, исследуемые соединения безвредны и могут быть получены из самых распространенных веществ на Земле. Результаты проведенного исследования были опубликованы в отраслевом научном издании «AdvancedEnergyMaterials».

Сам по себе пирит, или железный колчедан, не представляет особого интереса как потенциальный энергоноситель – так же, как сам минерал латунно-жёлтого оттенка не обладает свойствами драгоценного металла, который он напоминает.

Уже 25 лет назад ученые знали, что пирит имеет ряд полезных качеств для аккумулирования солнечной энергии, что стало поводом для проведения нынешних исследований. Однако до недавнего времени они не приносили никаких результатов.

«Мы уже давно знаем, что пирит известен своей способностью поглощать солнечную энергию, но у нас никак не получалось это использовать, – объясняет Дуглас Кесцлер, профессор химии в университете Орегона. – Поэтому мы решили подойти к процессу с другой стороны. В результате мы обнаружили похожие на пирит материалы, обладающие его достоинствами и не имеющие его недостатков». 

«Нам все еще предстоит сложная задача по интегрированию этих материалов в солнечные фотоэлементы, – добавляет Кесцлер. – Но, в общем и целом, перспективы весьма многообещающие. Изучение пирита дало нам абсолютно новое понимание процесса поглощения солнечной энергии».

Пирит вызывает интерес ученых уже очень давно, поскольку он обладает способностью поглощать солнечную энергию, распространен практически повсеместно, и его можно использовать в покрытиях, толщина которых будет в 2000 меньше, чем в аналогичных – например, из кремния. Тем не менее, он не позволяет преобразовывать аккумулируемую солнечную энергию в электричество.

В недавно проведенном исследовании ученые наконец-то нашли объяснение этому факту. Процесс производства солнечных фотоэлементов протекает при очень высоких температурах – в таких условиях пирит начинает разлагаться и образует вещества, препятствующие выработке электричества.

Поняв суть проблемы, команда исследователей начала поиск веществ, которые обладали бы теми же свойствами, что и пирит, но при этом не разлагались при воздействии высоких температур. Одним из таких веществ оказался сульфид ферросилиция.

«Железо является практически самым дешевым химическим элементом, получаемым естественным путем, кремний – второй по дешевизне, а сера фактически бесплатна, – отмечает Кесцлер. – Их соединения устойчивы и безопасны, и они не будут разлагаться при нагревании. Поэтому ничто не помешает создать нам материал нового класса для производства солнечных фотоэлементов».

Поиск веществ с аналогичными свойствами продолжится в Национальной лаборатории альтернативных источников энергии в штате Колорадо, сотрудники которой также участвовали в проекте.

Исследования проводились совместными усилиями ученых факультета естественных наук и факультета инженерии в университете штата Орегон. Два года назад инициативная группа получила от Министерства энергетики США грант на проведение исследований в размере 3 миллионов долларов. Подразделение в Орегоне стало одним из нескольких Центров энергетических исследований, организованных в связи с проведением государственной программы по развитию альтернативных источников энергии, на которую было выделено в общей сложности 777 миллионов долларов.

Научно-исследовательская работа в университете Орегона существенно отличается от традиционных  представлений о труде ученых, которые сначала совершают открытие и только потом находят ему применение. Сотрудники орегонского экспериментального центра сначала ставят перед собой цель, а потом ищут подходящие материалы, соединения и технологии для ее осуществления.

Открытие недорогих, экологически безопасных и энергоэффективных материалов для создания солнечных фотоэлементов является ключом к дальнейшему развитию отрасли. «Главная «прелесть» такого материала заключается в его широкой распространенности, низкой стоимости и высокой производительности, – заявляет Кесцлер. – Это как раз то, что необходимо для широкого внедрения технологий солнечной энергетики».

EnergyDaily, перевод с английского – Наталья Пристром

http://www.solardaily.com/reports/Fools_gold_leads_to_new_options_for_cheap_solar_energy_999.html