Наносферы существенно улучшат солнечные батареи

Американские физики из Стэнфордского университета разработали технологию создания кремниевых наносфер, использование которых, позволяет значительно увеличить эффективность солнечных батарей. Статья ученых появилась в журнале Nature Communications, а ее краткое изложение приводит само издание.

На первом этапе работы были изготовлены шары из чистого кварца. После этого шары покрыли кремнием и с помощью плавиковой кислоты вытравили кварц изнутри полученных конструкций. В результате в распоряжении ученых оказались кремниевые сферы диаметром несколько нанометров. На основании полученных сфер были созданы солнечные батареи.

По словам исследователей, сферы позволяют значительно увеличить количество поглощаемого батареями света, благодаря эффекту "шепчущих галерей". Речь идет о том, что в некоторых помещениях шепот в одной точке прекрасно слышен в другой, достаточно удаленной. Это связано с явлением резонанса при распространении звука (стоячими резонансными модами).

Благодаря этим модам, ученым удалось "запереть" внутри сфер больше света, чем если бы структура батареи была сплошной. Эффективность батареи из 50-нанометрового слоя сфер была сопоставима с эффективностью батареи толщиной в микрон. При этом для некоторых длин световых волн удалось добиться поглощения на уровне 75 процентов.

По мнению ученых, новая технология может быть востребована при создании эффективных солнечных батарей. В частности, она позволяет уменьшить количество материала, используемого при создании таких батарей, и, как следствие, массу. Физики надеются, что уменьшение расхода материалов позволит использовать при производстве батарей дорогостоящие соединения.

В конце декабря 2011 года в Physical Review Letters появилась работа, в которой ученые предлагали схему разделения экситонов (квазичастицы в материале, состоящие из электрона и дырки) при помощи углеродных нанотрубок. Это разделение играет ключевую роль в возникновении электрического тока в фотовольтаических батареях.