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 рассмотрели необычно «гладкий» околозвездный диск
Космос
ИИ превращает скучные картинки и схемы в учебниках в анимацию
Наука
Посмотрите, как видеоблогер превратил старый трактор в электромобиль
Новости
Следы темной материи предложили искать в древних камнях на Земле
Наука
Ученые посчитали, за сколько лет обезьяна напишет «Гамлет»
Новости
Посмотрите на таинственные острова из космоса: чем они уникальны
Космос
В Windows нашли опасную уязвимость нулевого дня: что делать пользователям
Новости
Туринскую плащаницу тщательно изучили: касалась ли она Иисуса Христа
Наука
Госдума предложила поднять цены на iPhone: как будет работать закон
Новости
Ученые зафиксировали рекордную частоту вращения нейтронной звезды
Космос
«Вояджер» отправил на Землю сигнал: его передатчик не включался 40 лет
Космос
В России запретят майнинг криптовалют:: каких регионов это затронет
Новости
Скоро Telegram станет полноценной видеоплатформой: Павел Дуров раскрыл детали
Новости
OpenAI сделала свой поисковик на базе ChatGPT: как он будет работать
Новости
В Японии создали гибрид клеток растений и животных
Наука
Очень большой телескоп показал Темного волка на небе
Космос
Потенциально обитаемый мир: признаки океана нашли на спутнике Урана
Космос
«Пьяные» животные встречаются гораздо чаще, чем считалось, заявляют ученые
Наука
Университет Иннополис проведет хакатон для разработки защиты для электросетей
Иннополис
Для дронов создали систему зрения как у кошек: чтобы двигаться в темноте
Новости