Заходит фотон в бар... | Франк ван Мирло | TEDxBeaconStreet

Среди экспертов существует мнение относительно того, как мы можем решить проблему изменения климата. В этом выступлении Франк ван Мирло объясняет, как нам могут помочь передовые технологии, в том числе тандемные солнечные батареи, и показывает наглядное видение лучшего мира.

Если вам стало интересно:
Фотон заходит в бар,
и бармен спрашивает,
вы здесь живёте?
Фотон говорит:
Нет, я путешествую по свету.

Франк ван Мирло, генеральный директор 1366 Technologies Inc.

Франк ван Мирло, имея в арсенале дипломы МТИ и Стэнфордского университета по специальности инженерия, последние 12 лет работает над созданием условий для перехода на энергоснабжение без ископаемого топлива. В его исследованиях ему помогает большая команда профессионалов мирового класса.

Это выступление записано на мероприятии TEDx, независимо организованном местным сообществом с использованием формата конференций TED. Подробнее: http://ted.com/tedx

С апреля

я работаю в утреннюю смену,

и я понял две вещи.

4 утра — это всё ещё мучительно рано.

Но это также показало мне,

что восход может быть
потрясающе красивым.

В свете, который мы получаем от солнца,
есть что-то волшебное.

Конечно, свет состоит из фотонов,

а фотон — это интересная частица,

которая не имеет массы,

всегда перемещается со скоростью света

и обладает большим количеством энергии.

Свет, который мы получаем от солнца,

доходит до нас в широком
диапазоне уровней энергии,

начиная от очень яркого синего света,

с такой сильной энергией,

что он может взаимодействовать
с молекулами воздуха —

именно их рассеивание
делает небо голубым —

до более ленивых красных фотонов,

которые свободно перемещаются
по прямой линии сквозь атмосферу,

поэтому восход солнца может быть красным.

Итак, мы получаем
все эти фотоны от солнца,

все эти разные уровни энергии.

В этом заключается трагедия.

Когда мы пытаемся собрать эту энергию,
мы подстраиваемся для одной длины волны;

всё остальное неоптимально.

Чтобы понять почему,

позвольте мне объяснить,
как работают солнечные батареи.

Солнечная батарея
состоит из полупроводников,

и чтобы получить полезное
электричество от полупроводников,

нужно поднять электрон
от первобытного состояния

в зону проводимости.

Количество необходимой для этого энергии
называется энергетическая щель.

Существуют три сценария развития.

Первый: фотон имеет такую же энергию,
что и энергетическая щель;

в этом случае можно поднять электрон
в зону проводимости,

где он сможет выполнить полезную работу.

Второй случай:

у фотона меньше энергии,
чем у энергетической щели;

в этом случае,

фотоны не используются,

потому что у них недостаточно энергии
для освобождения электронов.

И третий случай:

энергия фотона превышает энергию
запрещённой энергетической зоны.

Что ж, лишняя энергия тратится в пустую,

потому что вы получаете
один электрон на один фотон.

Лучшее, что можно сделать
с помощью такой технологии,

это собрать около 24% доступной энергии.

Современные солнечные батареи
подходят всё ближе к этому пределу.

В этом году

солнечные батареи обеспечат

около 5% электроэнергии,
которую мы используем во всём мире.

Безусловно, этого недостаточно.

Чтобы изменить энергогенерацию,

мы должны установить
большое количество батарей

и увеличить мощность каждой панели.

Но мы подошли к пограничному пределу.

Так как же нам выйти за его рамки?

Что ж, есть решение
под названием тандемное соединение.

В лабораториях Европы
и Соединённых Штатов,

финансируемых из частных источников,

открытия позволили создать

рентабельный тандемный модуль,
работающий на двух полупроводниках.

Верхний материал — это широкая
энергетическая щель с высокими фотонами,

нижний материал — узкая щель,
улавливающая длинноволновые фотоны.

Тандемный модуль увеличит мощность
солнечной батареи на 35%.

Чтобы это стало возможным,

мы должны решить

всевозможные сложные задачи
инженерии и производства,

и именно сейчас

рентабельное решение задачи
становится доступным,

и коммерчески пригодные тандемные модули
становятся реальностью

в самом ближайшем будущем.

Это самая важная инновация
в системе солнечных батарей

с тех пор, как их изобрели
в Bell Labs в 1954 году.

Где бы они не были развернуты,

тандемные установки увеличат
объём выхода энергии с одного акра.

Они сделают работу каждой установки
более эффективной.

Это очень важная технология.

Нам необходимо развернуть её
там, где она нужны больше всего,

например в Индии.

Индия находится в центре борьбы
с изменением климата.

Жители страны жаждут найти новые решения,

у них самый низкий в мире показатель
энергопотребления на душу населения.

Индия заслуживает возможность

индустриализировать что-то
более привлекательное, чем уголь,

и тандемные модули
могут стать этой возможностью.

Представьте мощные тандемные модули,
расщепляющие воду на кислород и водород.

Благодаря увеличенному выходу энергии
тандемного модуля,

очищенный водород может стать
экономически целесообразным.

А когда есть чистый водород,

можно хранить огромное количество энергии
в течение длительного времени

и поддерживать промышленные процессы,
такие как производство стали.

Тандемные модули —
это качественно новый уровень.

Сами по себе они недостаточно хороши.

Победа в борьбе
с климатическим изменением

это огромная задача.

Сейчас мы проигрываем в этой битве.

Мы не сокращаем, а увеличиваемым
выделение углекислого газа.

Чтобы изменить это,

нам нужно кардинально поменять мышление.

Нам необходимо
преодолеть критическую точку,

момент времени, где каждый из нас

посчитает, что должен заботиться
и нести ответственность за нашу планету.

Сегодня мы далеки
от этой поворотной точки,

но с появлением тандемных модулей
наши средства становятся лучше.

И теперь мы должны
использовать их во благо.