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
Телескоп запечатлел столкновение галактик на скорости 3,2 млн км/ч
Космос
Укус вместо укола: создана вакцина от малярии, распространяемая комарами
Наука
Физики определили форму отдельного фотона
Наука
Создатели ChatGPT планируют выпустить собственный браузер
Новости
Плотность промышленных роботов в мире удвоилась за семь лет
Новости
В Гибралтаре нашли «фабрику», на которой неандертальцы варили клей
Наука
Nvidia раскрыла, какие товары компании будут в дефиците и когда
Новости
Посмотрите на первое в истории фото звезды из другой галактики
Космос
Чрезвычайно молодую планету нашли у звезды с «кривым» диском
Космос
Предложен способ навигации дронов без GPS: по «отпечаткам рельефа»
Новости
Ученые раскрыли тайну гигантских черных дыр ранней Вселенной
Космос
Microsoft и Atom Computing выпустят коммерческий квантовый компьютер в 2025 году
Новости
Создан робот-голубь, который летает как настоящая птица
Наука
На страницах тысячелетнего Голубого Корана нашли скрытый текст
Наука
Уязвимость ИИ: типы атак LLM-injection и способы защиты от них
Технологии
Intel случайно упомянула о планах по разработке ИИ-ускорителя
Новости
S.T.A.L.K.E.R. 2: Heart of Chornobyl вышел спустя 15 лет: цены, патчи, бесплатный контент и концовка
Новости
Посмотрите, как прототип космоплана Aurora разогнали до 1,1 Маха 
Новости
Российских айтишников обяжут преподавать в вузах: кого это коснется
Новости
Киберспорт в России сегодня: плюсы и минусы разных бизнес-моделей
Мнения