Физики из Массачусетского технологического института (MIT), под руководством ассистента-профессора Николаса Фанга (Nicholas Fang) и постдока Дафей Цзина (Dafei Jin) открыли способ получения большего количества энергии из солнечного света. Их статью об этом, опубликованную в журнале Physical Review Letters, пересказывает сайт MIT.
Когда фотоны света ударяются в металлическую пластинку, покрытую слоем специального диэлектрика (такого, как оксид алюминия, гафния или титана), они выбивают из атомов внешнего слоя металла отрицательно заряженные электроны, на месте которых остаются положительно заряженные «дырки». Иными словами, происходит поляризация атомов, то есть свет преобразуется в электрический ток. На этом принципе, который называется фотоэффект, работают солнечные батареи.
Недавние исследования показали, что при этом образуется т.н. «поверхностный плазмон» — облако электронов, которое осциллирует с той же частотой, что и поток фотонов, которые абсорбировал материал. В этом облаке могут возникать квантовые эффекты, увеличивающие мощность электротока.
Фанг и Цзин экспериментально показали, что, изменяя состав и толщину слоя диэлектрика, можно усиливать эти эффекты и увеличивать количество энергии, которое переходит от фотонов к диэлектрическим парам «электрон-дырка». Кроме того, так же можно увеличивать ширину спектра длин световых волн, усваиваемых материалом. Соответственно, при этом повышается и мощность вырабатываемого электрического тока.
«Полученные нами результаты показывают удивительный факт: абсорбция видимого света напрямую контролируется тем, насколько глубоко электроны перетекают в пространство между металлом и диэлектриком», — объяснил профессор Фанг.
Ученый добавил, что «добавление диэлектрического слоя удивительно эффективно» для повышения эффективности усвоения энергии света. По его словам, солнечные батареи теперь можно будет делать не только мощнее, но и тоньше, экономя таким образом материал.
Напомним, что в 2014 г. один научный коллектив разработал легкие и дешевые элементы для солнечных батарей, а другой предложил использовать для их изготовления новый материал, повышающий КПД.
