Дослідники з Оксфордського університету знайшли спосіб обійти одну з головних перешкод для сонячних елементів: новий матеріал добре поглинає світло й водночас довше утримує електричні заряди. Це може підказати шлях до ефективніших сонячних батарей
Матеріал — сульфід вісмуту. Його дослідила команда Оксфордського та Уханьського університетів; статтю опублікував Nature 28 жовтня. Вона стосується компромісу в сонячній енергетиці: матеріали, що добре поглинають світло, часто швидко втрачають енергію.
Чому заряди швидко зникають
Коли напівпровідник поглинає світло, утворюються електрон і позитивна «дірка». Контакти мають зібрати їх до зустрічі: інакше вони нейтралізуються, а енергія втрачається замість перетворитися на струм.
Сильне поглинання зазвичай веде до швидшої втрати зарядів. Кремній у більшості панелей утримує їх довше, але слабше поглинає світло. Поєднати обидві властивості складно.
Як працює незвичний напівпровідник
У сульфіду вісмуту вчені виявили незвичні енергетичні рівні: поруч із сильним каналом поглинання є слабший, де заряди втрачаються повільно. Він діє як тимчасовий «резервуар» і дає частинкам більше часу, щоб їх зібрали.
Дослідники аналізували тонкі плівки за допомогою надшвидкої терагерцової спектроскопії та лазерних імпульсів за різних температур. За їхньою оцінкою, за кімнатної температури структура зменшує швидкість втрати зарядів приблизно на 75% порівняно зі звичайними матеріалами з аналогічним поглинанням.
На відміну від більшості напівпровідників, де охолодження прискорює втрату зарядів, у цьому матеріалі вона сповільнювалася. Це підтвердило модель дослідників: частинки переходили на нижчий енергетичний рівень і довше не рекомбінували.
Читайте також: Сонячні панелі тепер працюють і під водою: нова розробка вчених
До готових панелей ще далеко
Це поки не комерційна сонячна батарея, а виявлений фізичний механізм. Щоб перенести його в готовий пристрій, потрібні подальші випробування та інженерна робота.
Принцип може допомогти знаходити подібні матеріали в базах даних або створювати їх зі шаруватих кристалів. Довше життя зарядів потенційно корисне і для перетворення сонячного світла на хімічне паливо.
Ознайомтеся з іншими популярними матеріалами:
Кити масово продають XRP: що відбувається
Дві ШІ-акції, які можуть перетворити $10 на $100 за рік
Останні фінансові новини України та світу
Джерело: Оксфордський університет.
Telegram 
Viber 
