36. Күн батареялары үшін нанотрубкаларға сипаттама беріңіз.
Көміртекті нанотрубкалардың күн батареяларының эффективтілігін айтарлықтай жоғарылатуға мүмкіндік беретінін ғалымдар дәлелдеді.
Кейбір материалдардың молекуласына фотон түскен кезде онда электрондар пайда болатыны белгілі. Бұл кезде олар оң зарядталған «кемтіктер» мен теріс зарядталған электрондардан тұратын экситон-квазибөлшектер түрінде пайда болады. Бұл кезде қазір кездесетін күн батареяларында бір фотон үшін, әдетте, бір экситон сәйкес келеді, ал қалған энергия жылуға айналып кетеді.
Ғалымдар, егер нанометрлік өлшемді объектілерді қолданатын болсақ жағдайдың өзгеретінін біраз уақыт бұрын болжады. Олар тәжірибеде көміртекті нанотрубкаларды екі электрод арасында «созды». Бұл батареяны лазерлік импульстармен сәулелендірді. Нәтижесінде, олар материалға түскен әр фотонның әсерінен минимум екі экситон пайда болатындай нәтижеге қол жеткізді. Алайда, бұл жаңа технологияны кеңірек қолдануға әлі ертерек болды.
Сонымен, бір ғана фотонның әсерінен бірнеше экситонды алуға болатын болды. Осы себепті, ғалымдар болашақта бұл технологияны қолдана отырып күн батареяларының эффективтілігін (қазіргі таңда ол 20 пайызды құрап отыр) жоғарылатуға болады деп үміттенді.
Жақында, осы технологияның көмегімен ғалымдар күн батареяларының рекордтық эффективтілігіне – 43 пайызға қол жеткізді. Бұл нәтижеге олар лабораториялық шарттарды қол жеткізді. Мысалы, жарық батареяға түспестен бұрын арнайы линзалармен фокусталған.
Фотоэлементтердің құрамына тек бірқабатты көміртекті нанотрубкалар және фуллерондар С60 (футбол добына ұқсас торлар) кіреді. Жасаушылардың айтуынша, құрылғының таза жұмыс істеуі үшін бұл заттар жеткілікті дәрежедетаза болуы қажет. Бұл күрделі және қымбат процесс арқылы жасалынады. Оған қоса, нанотрубкалар жоғары жарықжұтылуына ие болғандықтан, инфрақызыл диапазонда оның қабатын айтарлықтай жұқа жасауға мүмкіндік береді.Сондықтан фотоэлементтерді жасау үшін көп зат керек болмауы тиіс.
37. Наноқұрылымды күн элементтерінің беттік қабығын түсіндіріңіз
Күн элементтерінде наноқұрылымдардың пайдаланылуының басты себептерінің бірі күн элементінің қалыңдығын азайту және тіиімділігін арттыру болып табылады. Күн элементінің қалыңдығы қанша аз болса, фотондардың күн элементінен өту процесі және шекарасына жету қабілеті сонша жоғары болады. Нанокурылымдар кун элементінін беткі кабатына орналасады. Нанокурылымдардын бул кун элементтернде аткаратын басты кызметі тускен фотондарды барынша узак уакыт аралыгында елемент ішінде устап туру. Калындыгы аз болгандыктан тускен фотон тез отип кетеди, сонын аркасында баска коспалы элементтерге караганда бул нанокурылымдардын пәкі жогары болады. Ойткені шагылысу коэффиценті томен ал жутылу коэффиценті жогары болады. Бірак калындыгын азайту натижесінде фотондардын кун элементінен тез отіп кету қаупі туады, сондыктан нанокурылымды кун элементтерінде жанадан фотонды устап калатын уяшыктар және кармакшалар пайдаланылады. Нанокурылымды кун элементтерінін тагы бір пайдасы ол кун элементін жасауга кеткен каражатты унемдеуге мумкіндік береді.
38-39.
Нанокурылым-бул бірнеше наноэлементтерден туратын курылым. Нанокурылымдардын бул кун элементтернде аткаратын басты кызметі тускен фотондарды барынша узак уакыт аралыгында елемент ішінде устап туру. Егер шалаөткізгіш материалдан кішкене сфера жасасақ, онда оның көмегімен «тыйым салынған зонадан» тағы да бірнеше электрондар өте алады. Кванттық нүктелер деп аталатын бұл наносфералар адам шашының оннан бір бөлігіне тең диаметрге ие. Мұндай нанокурылым электронның «нүкте» ортасына қозғалып, және кейіннен еркін болатын электрондармен соқтығысатынына кепілдік береді. Бірақ, электрондар өздерінің кванттық нүктелерінің қармағында қалып қойып, күн элементіндегі токқа әсерін тигізе алмай қалып жатады. Бұл жағдай, кванттық нүктелердің бетін тұрақтандырушы үлкен молекулалар электрондардың бір наносферадан басқасына секіруіне кедергі жасайтынтығынан туатын. Сондықтан ток өтпей қалады. Ал жаңа конструкцияда зерттеушілер үлкен молекулаларды кішкентайлармен ауыстырды және кванттық нүктелер арасындағы бос кеңісьікті алюминий оксидімен толтырды. Нәтижесінде, лазерлік спектроскопиямен қарағанда, кванттық нүктелерден тұратын материалда бірнеше электрондарды туғызу үшін бір ғана фотонның жеткілікті болатынын көрді. Барлық электрондар «тыйым салынған зонадан» өтіп, материалда еркін қозғалған. Нәтижесінде, осындай наноматериалдардан тұратын күн батареяларының энергиясы 45% - ға жоғарылаған. Сонымен, мұндай жаңа күн элементтері эффективті ғана емес, арзанырақ болып келеді.
40-41 Сәулеленуші күн концентраторларын түсіндіріңіз.Сәулеленуші күн концентраторы деп күн сәулесін қабылдағыштың бір аймағына жинақтаушы құрылғы.Сәулеленуші күн концентраторы ретінде шағылғыштар немесе линзалар қолданылады. Күн концентраторы дегеніміз – Күн энергиясын жинауға арналған құрылғы. Бұл құрылғылардың конструкциясының ең негізгі деталі ол – айна. Айна келіп түскен барлық Күн энергиясын бір нүктеде – фокус нүктесінде жинайды. Концентраторларда шығын өте аз болады. Фокустаушы концентраторда күн энергиясын концентрациялау үшін айналы қабаттар қолданылады,ол сондай-ақ “жылу қабылдағыш ” деп аталады.Айналы қабат үлкен қабатпен шағылысқан күн сәулесін фокустайды,сол арқылы жоғары температураға жетеді.
