Илон Маск - "Забудьте о солнечных батареях. Мир на пороге нового открытия"

Аватар пользователя оттуда...

По словам Илона (Элона) Маска (Elon Reeve Musk), 46-летнего миллиардера, основатель, владельца, генерального директора и главного инженера SpaceX; главного разработчика (Chief Product Architect), генерального директора и главы совета директоров Tesla Inc."Наступает время, когда мы должны отказаться от исчерпавшего себя проекта и обратить своё внимание на идущую на смену поистине революционную технологию, способную обеспечить человечество энергией на столетия вперёд."

Эти слова он произнёс на ежегодном собрании выпускников МТИ (Массачусетский Технологический Институт, Massachusetts Institute of Technology, MIT), отвечая на вопрос о дальнейших перспективах развития возобновляемых источников энергии в общем и солнечной энергетики - в частности.

"Мы слишком увлеклись одним из направлений [технологий - ред.], совершенно упустив из виду наличие других вариантов и возможностей. Настало время признать допущенные ошибки и со всей энергией приступить к новым исследованиям и прорывам" - добавил Маск.

По его мнению, на лидирующие позиции в мире в ближайшие годы выйдет т.н. темновая (или, как её называют неофициально, луннаябатарея,  в замен/противовес не оправдавшей возлагавшихся на неё надежд солнечной.

Как видно из приведённой схемы солнечной батареи, она состоит из 4-х обязательных элементов (собственно модуль (или панель), контроллер, инвертор, аккумуляторная батарея), связанных между собой электрическими линиями (шинами).

Такая архитектура является весьма громоздкой, вследствие чего не обеспечивает должной надёжности. Кроме того, её элементы, будучи сами по себе весьма дорогостоящими, вдобавок требуют периодического обслуживания и замены. Особенно это касается аккумуляторной батареи.

Добавив к этому невысокую удельную мощность (что препятствует использованию как источника энергии для техники, которая потребляет большую мощность), необходимость первоначальных больших инвестиций, низкий уровень КПД (14-15%), критическую зависимость эффективности работы от погодных условий и климата, требование  большого количества вспомогательной техники и больших площадей для размещения, получим в итоге совсем нерадужную картину..

Следует учитывать и то обстоятельство, что производство и особенно утилизация аккумуляторных батарей и солнечных модулей являются чрезвычайно энергоёмкими и наносящими экологический вред.

В общем, несмотря на все достоинства таких установок (неиссякаемость и вседоступность источника энергии, возможность масштабирования (наращивания), автономность, независимость от цен на топливо после ввода в эксплуатацию), минусы тут  скорее перевешивают плюсы.  

Однако наука не стоит на месте, и совсем недавно, буквально год назад, успехом завершилась серия работ интернациональной группы молодых учёных, сумевших превратить один из недостатков солнечных панелей в их достоинство. 

Речь идёт о т.н. темновых (паразитных) токах, возникающих в процессе выработки электроэнергии в классической солнечной батарее и существенно снижающих её КПД.

Чтобы понять, в чём тут дело, рассмотрим подробнее, как устроен модуль, преобразующий солнечный свет в собственно электричество, и что именно там происходит.

Так выглядит солнечный преобразователь в разрезе

Тонкая пластина состоит из двух слоев кремния с различными физическими свойствами. Внутренний слой представляет собой чистый монокристаллический кремний, обладающий дырочной проводимостью . Снаружи он покрыт очень тонким слоем «загрязненного» кремния(Si), например с примесью фосфора(P), являющегося донором, т.е. источником носителей заряда  - электронов.

Противоположная сторона (слой) легирован примесью другого типа - акцепторной, поглощающей (принимающей) электроны, вследствие чего в этой области возникает их дефицит. В качестве акцепторной примеси обычно используют индий (In) или алюминий (Al).

На тыльную сторону пластины нанесен сплошной металлический контакт. 

У границы n-(с избытком свободных электронов, отрицательно заряженных) и p-(с дефицитом электронов, положительно заряженных) слоёв в результате перетечки зарядов образуются обеднённые зоны с нескомпенсированным объёмным положительным зарядом в n-слое и объёмным отрицательным зарядом в p-слое. Эти зоны в совокупности и образуют p-n-переход.

Донорные и акцепторные примеси

Возникший на переходе потенциальный барьер препятствует прохождению основных носителей заряда, т.е. электронов со стороны p-слоя, но беспрепятственно пропускают неосновные носители в противоположных направлениях. Это свойство p-n-переходов и определяет возможность получения фото-ЭДС при облучении ФЭП (фотоэлектрический преобразователь) солнечным светом. Когда СЭ (солнечный элемент) освещается, поглощенные фотоны генерируют неравновесные электронно-дырочные пары. Электроны, генерируемые в p-слое вблизи p-n-перехода, подходят к p-n-переходу и существующим в нем электрическим полем выносятся в n-область.

Аналогично и избыточные дырки, созданные в n-слое, частично переносятся в p-слой . В результате n-слой приобретает дополнительный отрицательный заряд, а p-слой - положительный. Снижается первоначальная контактная разность потенциалов между p- и n-слоями полупроводника, и во внешней цепи появляется напряжение. 

Схема классического  p-n перехода

Необходимо отметить, что большинство современных солнечных элементов обладают одним p-n-переходом. В таком элементе свободные носители заряда создаются только теми фотонами, энергия которых больше или равна ширине запрещенной зоны. Другими словами, фотоэлектрический отклик однопереходного элемента ограничен частью солнечного спектра, энергия которого выше ширины запрещенной зоны, а фотоны меньшей энергии не используются.

Существуют и более совершенные многослойные структуры из двух и более СЭ с различной шириной запрещенной зоны. Такие элементы называются многопереходными, каскадными или тандемными. Поскольку они работают со значительно большей частью солнечного спектра, эффективность фотоэлектрического преобразования у них выше. В типичном многопереходном солнечном элементе одиночные фотоэлементы расположены друг за другом таким образом, что солнечный свет сначала попадает на элемент с наибольшей шириной запрещенной зоны, при этом поглощаются фотоны с наибольшей энергией.

Однако вследствие технологических сложностей при их создании цена такого элемента не позволяет надеяться на их сколь-нибудь широкое применение.

Отрицательному полюсу источника тока в СЭ соответствует n-слой, а p-слой - положительному.

За счёт туннельного эффекта часть основных носителей заряда всё же может преодолеть барьер, образуя паразитный ток, получивший название темнового, т.к. протекает он независимо от наличия или отсутствия внешней освещённости.

С этим током всячески боролись на протяжении десятков лет.

Но, как часто это бывает, вчерашняя помеха неожиданно стала источником новых возможностей.

Всё дело в том, что какой ток является "паразитным", а какой  - "полезным", это всего лишь вопрос терминологии.

В пластине полупроводника всегда одновременно идут два противонаправленных процесса  - поглощение фотонов с последующим образованием свободных носителей, и их (носителей) рекомбинация, т.е. слияние электрона и дырки с образованием электрически нейтрального атома.

Как оказалось, если правильно подобрать легирующие примеси (см. выше), процесс рекомбинации начинает преобладать!!

При этом через границу протекает ток, обусловленный основными носителями, концентрация которых на порядки больше, чем неосновных (в данной области).

Рекомбинируя, эти носители взаимно нейтрализуют друг друга, "подтягивая" тем самым из внутренних областей следующую порцию. Одновременно высвобождается энергия, в виде фотонов, образующих спектр излучения, полностью идентичный солнечному.

Таким образом,  фактически получается два в одном  - источник высококачественного света и источник электроэнергии.

Изюминкой процесса является то, что для его инициации не требуется внешнего воздействия (затрат энергии). 

Система работает при нулевой освещённости, за что, собственно, она и получила своё название - лунная ( в противовес солнечнойбатарея.

По окончании легирования он (процесс) запускается автоматически и длится до тех пор, пока элемент включён во внешнюю цепь. Размыкание цепи приводит к остановке, замыкание  - к новому запуску.

Более того, при правильно подобранной ширине запирающего слоя генерируется не постоянный, а переменный ток, в диапазоне от 12-ти до 600-т ГЦ (устанавливается один раз, при изготовлении, и не подлежит изменению), что позволяет исключить из схемы все элементы, кроме собственно источника и нагрузки (потребителя).

И теперь о самом главном - лигатурах, позволяющих добиться такого эффекта.

О них известно только то, что p-зона формируется из атомов одного из изотопов бронзы (Bz), а n-зона  - из изотопов латуни (Lt).

Нужный эффект возникает только и исключительно при точно подобранном соотношении этих изотопов. По некоторым данным, оно составляет 0.596 к 0.404 в стехиометрии Bz-Lt.

На данный момент именно это является ключевым ноу-хау, говорящим более чем достаточно для тех, кто понимает...

Авторство: 
Авторская работа / переводика
Комментарий редакции раздела Пульс

Не забываем смотреть разделы, где опубликовано.

Комментарии

Аватар пользователя guliaka
guliaka(7 лет 6 месяцев)

О них известно только то, что p-зона формируется из атомов одного из изотопов бронзы (Br), а n-зона  - из изотопов латуни (Lt).

 

Даже мой 15-ти летний сын долго ржал после этой фразы......

Аватар пользователя Goga
Goga(7 лет 3 недели)

Да, тут реальный отжиг...

Аватар пользователя bron147
bron147(9 лет 9 месяцев)

Зря ржете.

Автор очень известен в узких кругах и пишет только правду.

 

Аватар пользователя tiriet
tiriet(8 лет 7 месяцев)

для тех, кто понимает.

Аватар пользователя PersonaNonGrata
PersonaNonGrata(7 лет 7 месяцев)

Неистово плюсую. Более того - автор не боится авторитетов и просто-таки нещадно срывает покровы !!!

Аватар пользователя Repentant
Repentant(6 лет 1 месяц)

Нее... Просто он грамотно использует дырки.

Аватар пользователя Morpheus
Morpheus(6 лет 8 месяцев)

А дырки согласны, чтобы их использовали?

Аватар пользователя gruzzy
gruzzy(7 лет 4 месяца)

 

Зря ржоте, вы просто основ химии не знаете. В кругах узких спецовтдавно известно, что другие изотопыилатуни свободно скрещиваются с чугунием и получается очень лёхкий металл, который можно много где использовать и играть.

Аватар пользователя kv1
kv1(5 лет 6 месяцев)

Сейчас более актуально использование дубния и сплава бора и лантана (Db-BLa)

Аватар пользователя FreeWind
FreeWind(5 лет 9 месяцев)

Да уж, "оттуда" порадовал. Спасибо.

Аватар пользователя nictrace
nictrace(9 лет 8 месяцев)

недавно на сервер Minecraft +GregTech зашел один чел и стал просить "руду бронзы"... Видели бы вы, какой ржач поднялся)

Аватар пользователя BorisBritva
BorisBritva(5 лет 7 месяцев)

 

Аватар пользователя Серый в полоску

Даже мой 15-ти летний сын долго ржал после этой фразы......

А зря! Это так романтично- Лунные искры! Лунный звиздец! А посерёдке p-n проводимостьПальчик сунул-Хрясть! и одно подмётки на асфальте!Фантазия изоБРЕДателя заставляет врачей облизываться, на предмет предполагаемых гонораров.

Аватар пользователя Влад-Днепр
Влад-Днепр(7 лет 10 месяцев)

бронзы (Br), а n-зона  - из изотопов латуни (Lt)

laugh

Аватар пользователя МГ
МГ(6 лет 6 месяцев)

чугуний (Chg) лучше подходит, мне кажется... он же тёмный! это лучший материал для темной (лунной) батареи cool

Аватар пользователя theTurull
theTurull(8 лет 1 месяц)

БЛДЖАД!!

и только в предпоследнем абзаце догадался посмотреть на автора!

Аватар пользователя zelya
zelya(6 лет 9 месяцев)

Ещё не посмотрев на автора, читаю - что-то тут не то, явно оттуда пришло!

Ура, снова на арене гигант эпистолярного жанра!

Жги ещё!

Аватар пользователя bron147
bron147(9 лет 9 месяцев)

Все. Эпоха нефти и АЭС закончилась.

Думаю, все прогрессивное человечество будет скакать все выше и выше

Аватар пользователя NOT
NOT(9 лет 10 месяцев)

Шедеврально!!!

+10500 баллов к карме нашего уважаемого оттуда!

Аватар пользователя Aнgpeü
Aнgpeü(8 лет 3 месяца)

Изотопы убили laugh

Аватар пользователя Перегонный куб
Перегонный куб(6 лет 10 месяцев)

Извините, но это очень сложный способ. Есть очень простой способ преобразования темноты в электричество. Достаточно развернуть солнечную панель на 180 градусов, так чтобы она была направлена задней частью к темному месту. 

Аватар пользователя bron147
bron147(9 лет 9 месяцев)

Не сработает. Темновую энергию переносят темновые фотоны, движущиеся волнообразно с темновой скоростью.

Поэтому панель надо разворачивать на 90 градусов

 

Аватар пользователя Alex_Krivoff
Alex_Krivoff(6 лет 4 месяца)

Но ведь тогда, панель начнёт генерировать темноту, не? Хотя, несомненно, это тоже необходимо! Тем более, что друг молодёжи... laugh

Аватар пользователя timokhin_a_a
timokhin_a_a(9 лет 7 месяцев)

Это если от неё отключиться. А если к ней подключиться, то свет.))) Поэтому эти батарейки выключать будет нельзя, чтобы Тьма всё не захавала.

Аватар пользователя uksus
uksus(6 лет 1 месяц)

Не - антиэнергию

Аватар пользователя оттуда...
оттуда...(5 лет 2 месяца)

Ну какая такая темнота?

Написано же  - вместе с э/э генерирует и свет со спектром, идентичным солнечному...

Комментарий администрации:  
*** Осторожно! Мастер политической сатиры ***
Аватар пользователя VAL
VAL(5 лет 6 месяцев)

yes

Скрытый комментарий Повелитель Ботов (без обсуждения)
Аватар пользователя Повелитель Ботов

Перспективный чат детектед! Сим повелеваю - внести запись в реестр самых обсуждаемых за последние 4 часа.

Комментарий администрации:  
*** Это легальный, годный бот ***
Аватар пользователя Сергей Капустин

круто)

Аватар пользователя оттуда...
оттуда...(5 лет 2 месяца)

На ЯПе в комментариях http://www.yaplakal.com/forum3/topic1602765.html?hl= полный ахтунг laugh

Комментарий администрации:  
*** Осторожно! Мастер политической сатиры ***
Аватар пользователя theTurull
theTurull(8 лет 1 месяц)

еще не снесли????

сходил, почитал комменты))))) 

Аватар пользователя Older
Older(7 лет 4 месяца)

Такое может возникнуть в голове только после неконтролируемого смешивания внутри организма изотопов водки (Vd) и пива (Pv)...

Хорошо же. 

Аватар пользователя theTurull
theTurull(8 лет 1 месяц)

Шэф, все пропало... нас раскрыли, расходимся...

 

masdaj111 

24.05.2017 - 12:09

Статус: Online


Шутник

Регистрация: 6.12.15
Сообщений: 94

Походу нас нае%ал автор. На сайте по ссылке в коментах местный народ угорает:

Цитата
БЛДЖАД!!

и только в предпоследнем абзаце догадался посмотреть на автора!

 

Цитата
Зря ржете.

Автор очень известен в узких кругах и пишет только правду.



он такой себе петросян 
Ну и про пуканы яповцев пишет автор

Цитата
На ЯПе в комментариях http://www.yaplakal.com/forum3/topic1602765.html?hl= полный ахтунг laugh
Комментарий администрации:  
*** Юморист-пародист ***

Комент в оригинале

 

 

 кстати поздравляю! помоему, это твоя первая статья, вышедшая на Главную Япа

Аватар пользователя mr.Iceman
mr.Iceman(9 лет 8 месяцев)

Аватар пользователя theTurull
theTurull(8 лет 1 месяц)

ооо!!! а вот и хомячки Илоныча подтянулись

Аватар пользователя оттуда...
оттуда...(5 лет 2 месяца)

Не, не первая. Я про статью. 

Несколько штук уже было  - про суперпушку для б.Украины, про шариатский суд, ещё чего-то...

А в связи с чем поздравления? Публика там  такая, что можно хоть каждый день нетленки писать, да не по разу...

Комментарий администрации:  
*** Осторожно! Мастер политической сатиры ***
Аватар пользователя zelya
zelya(6 лет 9 месяцев)

как в "идиократии" получивший оскара фильм с полутора часами одной сцены? :) (очень давно смотрел идиократию, но некоторые субъекты на яп показывают что это фильм о реальности)

Аватар пользователя theTurull
theTurull(8 лет 1 месяц)

не. статьи были, но из Инкубатора их не выпускали.

а ЭТА статья, попала на главную страницу ЯПа.

Т.е. можно было увидеть на главное, не закапываясь вглубь сайта

Аватар пользователя Андрей_Медведкин

Они к вам просто ещё не привыкли😂 спасибо за работу. Настроение поднялось)

Аватар пользователя stil
stil(8 лет 4 месяца)

n-зона  - лучше было сделать не из изотопов латуни, а из изотопов элония (El). Латунь все таки метал и не очень подходит :).

Аватар пользователя nord_1
nord_1(9 лет 3 месяца)

День начался прелестно.

Аватар пользователя barbudos
barbudos(9 лет 6 месяцев)

Он что создал устройство которое генерирует электрический ток и испускает свет? Само собой?

Аватар пользователя bron147
bron147(9 лет 9 месяцев)

Че не ясно то?

Автор же все в теме сказал. Используется темновая батарея

А темновую энергию и материю ученые давно уже открыли

Аватар пользователя barbudos
barbudos(9 лет 6 месяцев)

Даже стыдно стало от своего невежества (

Аватар пользователя Rodriguez
Rodriguez(4 года 8 месяцев)

А я считаю, засирать ресурс подобными смехуечками ненужно. А если и засираете, ставьте тег "Юмор". Это неуважение к читателям.

Аватар пользователя barbudos
barbudos(9 лет 6 месяцев)

А вы запретите ему

Аватар пользователя Rodriguez
Rodriguez(4 года 8 месяцев)

К сожалению, политика хозяина ресурса запрещает скрывать статьи забаненных авторов только платным пользователям, чего я делать не собираюсь. Но убрать инфомусор от этого петросяна легко при помощи user css.

Аватар пользователя bron147
bron147(9 лет 9 месяцев)

Жалобы принимает администрация в установленном порядке.

Пишите туда

Аватар пользователя theTurull
theTurull(8 лет 1 месяц)

пусть сразу в спортлото пишет!

Так как администрация сразу в соотвествующий раздел и поместила эту статью.

Аватар пользователя alexsword
alexsword(10 лет 1 неделя)

> А если и засираете, ставьте тег "Юмор".

Для группировки таких материалов, давно еще создан раздел "Ахтунг! Есть сомнения в достоверности".

Страницы