Гетероструктуры позволяют создать более совершенные солнечные батареи
 "Солнечная электростанция". (кликните картинку для увеличения) |
|
||||||||
Хотя солнечный свет является перспективным альтернативным источником энергии, на данный момент доступные в коммерческих масштабах солнечные батареи отличаются недостаточной эффективностью преобразования фотонов в электрический ток. Таким образом, ученые по всему миру занимаются усовершенствованием существующих солнечных элементов для расширения их «рабочего спектра», повышения эффективности поглощения фотонов, а также снижения «паразитной» рекомбинации образованных в результате взаимодействия вещества с падающими фотонами пар электрон-дырка. Один из значительных шагов в этом направлении совсем недавно сделала совместная группа ученых из Израиля и Гонконга.
В своей последней работе совместная группа ученых из Technion-Israel Institute of Technology (Израиль) и City University of Hong Kong (Гонконг) рассмотрела нанокристаллы селенида кадмия и теллурида кадмия. За счет размещения на поверхности этих нанокристаллов различных органических веществ, к примеру, тиогликолевой или меркаптопропионовой кислот, и связывания их в единую структуру при помощи специального агента, ученые создали конфигурацию, имеющую определенные энергетические уровни. Причем, расположение этих уровней способствовало диссоциации экситонов (связанных пар электрон-дырка, образовавшихся в результате взаимодействия вещества с фотонами света) на стыке материалов.
Стоит отметить, что это не первая работа группы ученых в области повышения эффективности солнечных элементов. Ранее ученые уже показали что того же эффекта можно добиться с использованием двух одинаковых нанокристаллов, смещая их энергетические уровни относительно состояния в вакууме с помощью специальных лигандов. При соединении таких нанокристаллов на их поверхности возникает поляризация, способствующая разделению связанных пар электронов и дырок, образованных при взаимодействии фотонов с веществом. Результаты, полученные в рамках той работы, были использованы и здесь.
Работая с описанной системой, исследователи подобрали размер нанокристаллов селенида кадмия таким образом, чтобы они поглощали фотоны в более широком диапазоне длин волн. К примеру, наиболее крупные кристаллы позволили охватить большую часть спектра излучения Солнца. Подробные результаты работы ученых опубликованы в журнале ACS Nano.
Ученые надеются, что их исследования помогут развитию этого направления, в особенности, повышению интереса к гибридным органическим / неорганическим структурам, которые могли бы использоваться в солнечных элементах. Это, по их мнению, в будущем может привести к дальнейшему повышению эффективности работы солнечных батарей.
Также по теме:
- Новые окислительно-восстановительные пары могут усовершенствовать солнечные батареи
- Солнечная батарея
- Повышение эффективности солнечных батарей при помощи 3D наноструктур
- Самоочищающиеся солнечные батареи
- Element Cadmium, Cd, Transition Metal
Источники: