Гибридная наноструктура найдет применение в дешевых солнечных батареях
При проектировании солнечных батарей инженеры традиционно стараются найти компромиссную толщину полупроводника: ее увеличение улучшает поглощение фотонов, а уменьшение — повышает эффективность извлечения носителей заряда.
В Центре нанофотоники института AMOLF (Амстердам, Нидерланды), предложено несколько неожиданное решение. Теоретически обосновано, что тонкие полупроводниковые пленки, обернутые вокруг металлических нанопроводников, будут иметь существенно лучшие показатели поглощения света, чем сплошные полупроводниковые нанопровода. В то же время, металлическая сердцевина будет действовать как электрический контакт, помогая эффективно выводить носители заряда.
Гибридная наноструктура найдет применение в дешевых солнечных батареях
Причиной аномально высокого поглощения света в нанопроводах с полупроводниковым покрытием ученые называют взаимодействующие резонансы. В горизонтальных нанопроводах резонансы всегда спектрально разделены (происходят на разных частотах), однако в геометрии сердечника с оболочкой они могут перекрываться. Усиление поглощения происходит, когда потери от поглощения в полупроводнике равны утечке света, не успевшего поглотиться. Это ведет к противоречащему здравому смыслу результату — поглощение света нанопроводом возрастает, если коэффициент поглощения уменьшается.
Статья, объясняющая методологию создания новых фотоэлектрических устройств, авторства Зандера Манна (Sander A. Mann) и Эрика Гарнетта (Erik C. Garnett) будет опубликована в следующем номере Nano Letters.
Исследователи рассчитывают в ближайшее время приступить к изготовлению прототипов. «Наши немедленные планы предусматривают создание на основе строительных блоков из сердцевины с оболочкой как одиночных нанопроводов, так и массивов солнечных элементов для экспериментальной проверки наших расчетов», — комментирует Гарнетт.
Одно из главных достоинств предложенной конструкции состоит в том, что вместо дорогостоящих высококачественных и, зачастую, токсичных полупроводников становится возможным использовать широкодоступные полупроводниковые материалы, низкое качество которых прежде не позволяло осуществлять полноценное извлечение зарядов.
Источник: ko.com.ua
