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
«Хаббл» обнаружил в космосе «мишень»: уникальную галактику с девятью кольцами
Космос
Камни, летящие со скоростью пули, сформировали гигантские каньоны на Луне
Космос
Названы специалисты, которых действительно не хватает в ИТ-сфере
Новости
Google раскрыла уязвимость в процессорах AMD: какие из них затронуты
Новости
Трамп придумал, как сохранить TikTok в США
Новости
Появился первый вирус для кражи данных с фото в iPhone
Новости
Шимпанзе используют разные диалекты для общения с самками
Наука
Tesla запустит беспилотные такси с роботами для уборки салона
Новости
Говорят ли женщины больше мужчин, проверили ученые
Наука
Закон Евросоюза позволил обойти запрет Apple на фильмы для взрослых
Новости
Ученые выяснили, на каком расстоянии инопланетяне заметят жизнь на Земле
Космос
На Марсе нашли «сейсмическое шоссе»: оно распространяет марсотрясения
Космос
Ледяной щит Гренландии разрушается быстрее, чем считалось
Наука
В Калтехе создали «умные» биосенсоры для непрерывного мониторинга здоровья
Новости
Немецкие инженеры создали «искусственные жабры» для глубоководных роботов
Наука
Уязвимость DeepSeek R1: китайский ИИ провалил 100% тестов на безопасность
Новости
Под Северным морем нашли гигантский след древнего ледника
Наука
Deep Research от OpenAI набрал рекордный балл в «Последнем экзамене человечества»
Новости
Глава OpenAI публично высказался после запуска DeepSeek
Новости
В России запустят в серийное производство контроллеры «ПЛК-Эльбрус»  
Новости