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
У маленьких москвичей будут развивать эмоциональный интеллект
Новости
Частный луноход выжил при посадке, но застрял внутри упавшего модуля
Космос
Инновации будущего: прогноз развития технологий на 100 лет
Мнения
Китайские ученые создали чип без кремния, который на 40% превзошел по скорости Intel
Новости
В космос отправили обсерватории для изучения происхождения Вселенной и солнечного ветра
Космос
Ученые спорят, есть ли на планете рядом с нами жизнь
Космос
Назван продукт, который меняет поведение детей
Наука
Девушка клонировала погибшую собаку за 2 млн рублей — история вызвала споры в соцсетях
Наука
Недостаток секса и низкое либидо у мужчин сокращает их жизнь — исследование 
Наука
В Марианской впадине обнаружили разнообразие неизвестных форм жизни
Наука
Загадочное явление в центре Млечного Пути может скрывать новый вид темной материи
Космос
Геологи раскрыли секреты изменения климата перед вымиранием динозавров
Наука
Физики наблюдали квантовые торнадо: вихри, в которые «превращаются» электроны
Наука
«Уэбб» обнаружил галактику с неожиданно сложной химией на заре Вселенной
Космос
Инженеры создали сверхпрочный материал, вдохновленный структурой морской губки
Новости
Раскрыт секрет «брони», которая защищает бактерии туберкулеза во время полета
Наука
Протез с осязанием: ученые создали руку, которая точно «знает», что хватает
Новости
Зрение восстановили после «необратимых повреждений» с помощью стволовых клеток
Наука
Обнаружен «старший брат» Стоунхенджа: памятник в Дорчетере старше на 300 лет
Наука
Зонд «Юнона» раскрыл тайны лавовых озер на вулканическом спутнике Юпитера
Космос