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
На спутнике Сатурна обнаружили аномалию: реки Титана не образуют дельт
Космос
Марсоход обнаружил крупные углеродные отложения на Марсе
Космос
Посмотрите на детальные 3D-модели остатков от взрывов сверхновых
Космос
Крошечные спутники НАСА наблюдали солнечную корону и солнечный ветер
Космос
Хирурги провели пересадку, при которой сердце не переставало биться
Наука
Найдены странные материалы, которые нарушают законы термодинамики
Наука
VR-приложение для снижения тревожности сделали студенты из Чечни
Наука
1 Гб за 3 секунды: китайцы представили флеш-память, которая быстрее оперативки
Новости
Уничтожать нельзя оставить: в России придумали, что делать с борщевиком
Наука
На этой планете нашли признаки жизни: теперь мы знаем, как она выглядит
Космос
Мошенники стали использовать символы Пасхи в схемах в Telegram: как защитить себя
Новости
Китай вывел на максимум экспериментальный ториевый реактор: США это не удалось
Наука
Discord вводит проверку пользователей с помощью биометрии: как это будет работать
Новости
«Солнцезащитный крем» и одежда могли помочь Homo sapiens пережить неандертальцев
Наука
Эта частица раскроет тайну невидимой Вселенной: физики впервые создали ее аналог 
Космос
Климатические аномалии помогли варварам завоевать римскую Британию
Наука
Ответ найден: как крокодилам удалось пережить два массовых вымирания
Наука
Оказалось, кошки не такие уж древние, как все считали
Наука
Терапия стволовыми клетками уменьшила тремор у пациентов с Паркинсоном
Наука
Неуловимый гигантский кальмар впервые попал на видео в естественной среде
Наука