Российские учёные нашли новый способ преобразования ультрафиолета в видимый свет

Использование разработанных в ИТМО стёкол, способных преобразовывать часть ультрафиолета в видимый свет, повысит эффективность фотоэлементов.

17 августа 2016, 13:56
<p>Фото: &copy; Университет ИТМО</p>

Фото: © Университет ИТМО

Исследователи из Университета ИТМО создали люминесцентные стёкла, которые под действием полученного от Солнца ультрафиолета излучают видимый свет. Новый материал будет полезен в энергетике, так как его использование увеличит эффективность и срок службы солнечных батарей. Стёкла могут также найти применение в производстве белых светодиодов: они позволят получить более долговечные светодиоды с лучшей цветопередачей. Статья об изобретении опубликована в издании Journal of Luminescence.

Как известно, ультрафиолет и пыль снижают рабочие характеристики кремниевых солнечных батарей. Разумеется, солнечные батареи можно периодически очищать от пыли, но избавиться от влияния ультрафиолета гораздо сложнее. Хотя стекло блокирует большую часть УФ-лучей, часть их всё же проникает через него и вызывает падение мощности фотоэлементов в составе солнечных батарей. Исследователи из ИТМО предложили покрывать солнечные батареи не обычным стеклом, а люминесцентным, светящимся при поглощении фотонов ультрафиолетовой части спектра. С таким покрытием ультрафиолет, вместо того чтобы разрушать фотоэлемент, преобразуется в видимый свет, который и используется в солнечных батареях для получения электрической энергии. Такое преобразование ведёт к росту КПД установки.

Обычно люминесцентные материалы делают на базе органических соединений. При этом многие органические вещества довольно быстро разлагаются под действием ультрафиолета. Чтобы избежать этого, в ИТМО сделали люминесцентное стекло, в основе которого лежат неорганические соединения. Они практически не деградируют под действием ультрафиолета. Чтобы придать стеклу люминесцентные свойства, в его состав вводят микроколичества оксида церия. Именно это вещество позволяет преобразовывать ультрафиолетовое излучение в видимое. Переход происходит за счёт взаимодействия электронов оксида церия с другим компонентом стекла — ионами серебра. Коэффициент преобразования ультрафиолета в видимый свет у имеющихся образцов новых стёкол на 30 процентов превышает показатели лучших существующих аналогов.

Учёные также предполагают, что новый материал позволит создавать истинные белые светодиоды. Сегодня, чтобы получить белый свет, производители идут на хитрость: на синий светодиод наносят жёлтый люминофор (полимерное покрытие, в состав которого входят светящиеся частицы). Синий и жёлтый цвета излучения при этом смешиваются и дают то, что глаз человека воспринимает как белый свет. Тем не менее под лучами таких светодиодов цвета освещаемых предметов выглядят искажёнными. К тому же жёлтый люминофор быстро выходит из строя, поскольку работа светодиода связана с частыми перегревами, из-за которых полимеры быстро деградируют.

Люминесцентное стекло, в отличие от жёлтого люминофорного полимера, не боится высоких температур. Люминесцирующие частицы находятся прямо внутри стекла и надёжно защищены от деградации. Белые светодиоды, созданные с помощью стёкол, разработанных в ИТМО, смогут работать во много раз дольше обычных и при этом будут обладать лучшей цветопередачей.

Комментариев: 2

avatar
Для комментирования авторизуйтесь!
avatar
Daniel Ly17 августа, 19:32

Хочется слышать больше таких новостей, и применений на практике.

avatar
Евгений Жк17 августа, 18:15

что толку от этих изобретений, если их не реализовывать внутри страны и не улучшать качество жизни граждан.

Layer 1