Поверхневі плазмони підвищать ККД сонячних батарей

Група американських фізиків пояснила різке збільшення перетворення світла на електрон-дирочні пари на кордоні метал-діелектрик з високою діелектричною проникністю. Цей феномен потенційно може бути використаний для збільшення ефективності сонячних батарей. Результати роботи опубліковані в.

Команда досліджувала поглинання світла на кордоні срібної підкладки і діелектрика (в якості якого виступали оксиди алюмінію, гафнію, титану і кремнію). Дослідники виявили, що змінюючи товщину або склад шару діелектричного матеріалу можна контролювати утворення електрон-дирочних пар з фотонів.

Вчені пояснюють збільшення генерації квантовим ефектом: фотони різних довжин хвиль вибивають з металевої поверхні електрони, утворюючи поверхневі плазмони. Поверхневі плазмони - це узгоджені делокалізовані електронні коливання. Розпад поверхневих плазмонів відбувається з утворенням пари електрона і дірки, таким чином підвищуючи ефективність поглинання світла.

Раніше дослідники пов'язували освіту пар з дефектами матеріалу, однак, за словами Ніколаса Фенга, професора з Массачусетського технологічного інституту, який є одним з авторів даної публікації, подібний підхід недостатній для пояснення широкосмугового поглинання тонким шаром матеріалу.

За словами авторів, це додавання діелектричного шару неймовірно ефективне, тому відкриття може збільшити ККД сонячних батарей. Застосування нової технології у виробництві сонячних батарей і надшвидких фотодетекторів не обмежене з точки зору доступності матеріалів, оскільки використовувані оксиди вже широко застосовуються у виробництві транзисторів.