Фотоны «задерживают» вблизи кремния, чтобы улучшить солнечные панели

Исследователи задержали фотоны на крошечных выступах вблизи кремния, что улучшило взаимодействие света и улучшило поглощение и производительность устройства.

Исследователи из Калифорнийского университета в Ирвайне, Казанского федерального университета и Тель-Авивского университета модернизировали взаимодействие света с кремниевыми полупроводниками. Метод открывает путь к производству сверхтонких кремниевых солнечных элементов.

Ученые обнаружили способ превращения кремния — второго по распространенности элемента в земной коре — из непрямозонного в практически прямозонный полупроводник без изменения его химической структуры. Ключевой особенностью метода стало ограничение фотонов на крошечных выступах размером менее 3 нм у поверхности кремния, что позволило существенно увеличить поглощение света.

В полупроводниковых материалах с прямой запрещенной зоной электроны переходят из валентной зоны в зону проводимости. Этот процесс требует только изменения энергии; это эффективный перенос.

В материалах с непрямой запрещенной зоной, таких как кремний, необходим дополнительный компонент — фонон, чтобы обеспечить электрону импульс, необходимый для перехода. Поскольку вероятность взаимодействия фотона, фонона и электрона в одном и том же месте и в одно и то же время мала, оптические свойства кремния изначально слабы.

Дмитрий Фишман, доцент химии Калифорнийского университета в Ирвайне

Физики экспериментировали с необычным подходом: они дали фотонам дополнительный импульс, который позволяет им напрямую взаимодействовать с электронами без участия дополнительных частиц. Они поймали фотоны на очень маленьких выступах около кремния. Этот метод увеличивает поглощение света в 10 000 раз, что открывает невероятные перспективы для создания сверхтонких солнечных панелей.

Традиционные кремниевые солнечные элементы требуют толстых слоев — около 200 мкм — для эффективного улавливания солнечного света, что удорожает производство. Новая технология позволит создавать тонкопленочные солнечные панели, которые могут быть дешевле, легче и более универсальны в применении. Ученые видят потенциал для использования таких панелей в термоэлектрической одежде, зарядных устройствах и транспортных средствах.


Читать далее:

Ученые поняли, откуда на Земле появилась жизнь

Найден священный артефакт, который «делал богами» древних царей

Тайконавты показали, как устроена Китайская космическая станция

На обложке: Изображение от tawatchai07 на Freepik

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
Астрономы нашли «потерянную» половину материи во Вселенной
Космос
Микробы оказались каннибалами: голодные бактерии поедают соседей, чтобы выжить
Наука
Математики прочитают открытые лекции по оптимизации в Университете Иннополис
Иннополис
Solar Orbiter впервые сфотографировал полярную область на Солнце
Космос
Физики смоделировали «создание света из ничего» в вакууме
Наука
«Уэбб» рассмотрел ледяной мир на странной орбите вблизи Солнечной системы
Космос
В Китае человеческие сердца впервые вырастили в эмбрионах свиней
Наука
Астрономы наблюдали рождение гигантского Юпитера в 430 световых годах от Земли
Космос
Toyota откроет первый в мире «город роботов» у подножия горы Фудзи
Новости
Найден способ экспоненциально повысить точность квантовых часов
Наука
Найдено крупнейшее облако заряженных частиц: оно в 20 раз больше Млечного Пути
Космос
Роботов научили определять местоположение людей на слух
Новости
Физики установили новый мировой рекорд точности работы кубита
Наука
Ученые восстановили пути миграции неандертальцев из Европы в Сибирь
Наука
В Китае создали ИИ для проектирования чипов: он справился за несколько дней
Новости
Четыре спутника НАСА наблюдали гигантский выброс плазмы на Солнце
Космос
Математики МГУ описали движение веществ в организме человека
Наука
В Стэнфорде создали вращающееся устройство, которое удаляет тромбы
Наука
В космосе впервые обнаружили гигантскую молекулу с 24 атомами углерода
Космос
Из-за отказа от прививок в России растет заболеваемость корью и коклюшем
Наука