Учёные из Оксфордского университета (University of Oxford) вместе с коллегами из Китая сообщили о решении главной проблемы, ограничивающей КПД солнечных панелей, — преодолении компромисса между светопоглощающей способностью материала и скоростью потери заряженных частиц: чем лучше материал поглощает фотоны, тем быстрее выбитые электроны рекомбинируют с дырками и перестают участвовать в генерации тока.

Топ-10 смартфонов до 20 тысяч рублей (2026 год)

Выбираем лучшие игровые ноутбуки на российском рынке (вторая половина 2026 года)

Сравнительный тест камер флагманских смартфонов (2026): итоги

Групповое тестирование 46 видеокарт в The Witcher 3: Wild Hunt — Remastered

Лучший процессор под DDR4 в 2026 году: AM4 против LGA 1700

Компьютер месяца, спецвыпуск: выбираем мини-ПК для работы и развлечений в эпоху дефицита чипов памяти

Обзор HONOR Pad X9b Max: универсальный большой планшет с антибликовым экраном

Гид по выбору складного смартфона в 2026 году

Мастерская локальных ИИ: салат картофельный с Qwen3.8

Источник изображения: ИИ-генерация ChatGPT/3DNews

Учёные исследовали проблему на основе экспериментов с сульфидом висмута (Bi₂S₃). Как позже выяснилось, этот полупроводник способен сочетать сильное поглощение света с более медленной потерей электрических зарядов, что может разорвать порочный круг. В солнечном элементе электроны и дырки необходимо разделить и собрать до того, как они соединятся вновь. В противном случае при рекомбинации энергия, которую можно было преобразовать в электричество, будет потеряна.

Для изучения динамики зарядов учёные изготовили плёнки Bi₂S₃ толщиной около 150 нм методом термического испарения и отжигали их при 250 °C в течение 30 минут в атмосфере из азота. Образцы возбуждали лазерными импульсами длительностью 35 фс с энергией фотонов 1,55 эВ, а движение и исчезновение носителей заряда отслеживали с помощью метода сверхбыстрой терагерцовой спектроскопии. Измерения проводили при температурах от 4 до 295 К. Эксперименты показали необычное поведение вещества: при охлаждении рекомбинация электронов и дырок замедлялась, тогда как во многих других полупроводниках она, напротив, ускорялась.

Учёные выяснили, что секрет сульфида висмута заключается в особом расположении энергетических уровней. Материал хорошо поглощает солнечный свет, но при этом часть электронов и дырок оказывается в состояниях, где они медленнее соединяются друг с другом. Разница в энергии между этими состояниями составляет всего около 40 мэВ. Благодаря этому при комнатной температуре заряды дольше сохраняются в материале, а расчёты показывают, что скорость их рекомбинации может быть примерно на 75 % ниже, чем у обычных полупроводников.

Исследователи считают, что свойство сульфида висмута замедлять рекомбинацию зарядов следует поискать и у других соединений, изучив соответствующие базы данных. Открытие позволяет определить набор признаков, по которым можно искать наиболее перспективные соединения для эффективного преобразования солнечного света в электричество. Это пока не ответ на вопрос, как повысить КПД солнечных панелей, но довольно перспективный путь к решению этой задачи.

Исследователи из Университета Катара создали и испытали на открытом воздухе необычный сферический фотоэлектрический модуль, способный принимать солнечный свет практически с любых направлений без механической системы слежения за Солнцем. Результаты испытаний оказались неоднозначными: у такого решения проявились как плюсы, так и минусы.

Гид по выбору складного смартфона в 2026 году

Топ-10 смартфонов до 20 тысяч рублей (2026 год)

Компьютер месяца, спецвыпуск: выбираем мини-ПК для работы и развлечений в эпоху дефицита чипов памяти

Мастерская локальных ИИ: салат картофельный с Qwen3.8

Сравнительный тест камер флагманских смартфонов (2026): итоги

Выбираем лучшие игровые ноутбуки на российском рынке (вторая половина 2026 года)

Групповое тестирование 46 видеокарт в The Witcher 3: Wild Hunt — Remastered

Лучший процессор под DDR4 в 2026 году: AM4 против LGA 1700

Обзор HONOR Pad X9b Max: универсальный большой планшет с антибликовым экраном

Источник изображения: Qatar University

Прототип представляет собой сферу диаметром 0,70 м, на которой размещены 450 односторонних кремниевых солнечных элементов размером 52 × 52 мм. Фотоэлементы соединены последовательно и закреплены на непрозрачном пенополистирольном основании так, что фотоячейками было покрыто около 80 % поверхности сферы, а остальная площадь была отведена под провода и соединения и просто пустовала.

Главная особенность решения — это окружающий нижнюю часть сферы чашеобразный полусферический отражатель из полированного алюминия. Его эффективное альбедо достигало 0,95, отражающая площадь — примерно 3,07 м², а радиальный зазор между сферой и отражателем — 0,40 м. Свет, который без отражателя не попал бы на солнечные элементы, направлялся на нижнюю полусферу элемента. Как показало моделирование, отражатель увеличивал выработку примерно на 71 % по сравнению с такой же сферической батареей без отражателя. При этом вся установка имеет сравнительно небольшую проекцию на землю — около 1,74 м². В целом сферическая форма позволяет распределять фотоэлементы по множеству углов наклона и азимутов, поэтому у конструкции, в отличие от плоской панели, нет одного предпочтительного направления на Солнце.

Исследователи проверяли работоспособность системы в Дохе в течение девяти дней. Автоматизированный комплекс на базе микроконтроллера ESP32 регистрировал напряжение, ток, мощность, температуру поверхности и параметры окружающей среды. За период испытаний экспериментальная установка произвела 183,17 Вт·ч в реальных условиях, отличавшихся от стандартных лабораторных условий STC. После девяти суток работы без очистки от пыли выходная мощность сохранялась примерно на уровне 92 % первоначальной, что может указывать на некоторую устойчивость сферической конструкции к загрязнению пылью, хотя количество осевшей пыли учёные отдельно не измеряли. Для сравнения использовалась обычная плоская панель, обращённая на юг и установленная под фиксированным углом 25°.

Однако сферическая форма не обеспечила безусловного выигрыша по выработке энергии и её стоимости. Моделирование для местных условий показало, что с июня по август 2025 года сферический модуль с отражателем мог выработать 113,0 кВт·ч против 105,3 кВт·ч у плоского, что показало его преимущество на 7,3 %. Но при расчёте за полный год результат оказался обратным: 405,5 кВт·ч у сферы против примерно 425,0 кВт·ч у оптимально размещённой плоской панели, причём сферическая система выигрывала лишь в четырёх месяцах из двенадцати.

Расчётная приведённая стоимость электроэнергии LCOE также оказалась выше — $0,0424 за кВт·ч против $0,0320 для плоской панели, или примерно на 32,5 % выше. Поэтому разработчики рассматривают нынешний образец, прежде всего, как подтверждение работоспособности технологии. Её преимуществом могут стать установки, где оптимальная ориентация панелей невозможна (что случается в частном секторе), с низким положением Солнца в приполярных широтах, ограниченной возможностью поворота или сложным доступом для обслуживания (очистки оп пыли и грязи).