Микроскопические складки сделают солнечные батареи тоньше

Инженеры показали, что толщину слоя аморфного кремния в фотоэлементах можно уменьшить, если разместить его в складках диэлектрика. Работа опубликована в журнале Nano Letters, ее краткое содержание можно прочитать на сайте Университета Северной Каролины.

Ученые установили, что слой аморфного кремния эффективнее поглощает солнечный свет и преобразует его в электричество, если придать ему форму складок. Слой кремния толщиной около 70 нанометров, имеющий форму складок, поглощает такую же долю излучения, как и плоский слой толщиной 400 нанометров.

Слой аморфного кремния авторы помещали в "сэндвич" между двумя слоями диэлектрика. Для этого сначала на поверхности диэлектрика при помощи классической фотолитографии получали микроскопические складки, а затем на них напыляли слой аморфного кремния. Сверху наносился еще один слой диэлектрика.

Ученые показали, что эффективность разработанной схемы зависит прежде всего от соотношения толщины слоев кремния и диэлектрика, а не от их химической природы. Такая же конструкция может быть применена и для повышения чувствительности фотодетекторов, сенсоров, твердотельных светодиодов.

Ранее инженеры из Массачусетского технологического института показали, что слой кремния в фотоэлементах можно уменьшить, если наносить его в форме микроскопических обращенных пирамид. Для создания такой структуры авторы также применяли метод фотолитографии, но фотоэлементы, которым была посвящена работа, состояли не из аморфного, а из кристаллического кремния.

Другая группа исследователей недавно разработала состоящие из углеродных нанотрубок солнечные батареи, которые способны поглощать инфракрасное излучение. Оно несет около 40 процентов энергии солнца, но не используется в фотоэлементах на кремнии. Исследователи предложили использовать углеродные солнечные батареи в качестве дополнительного внешнего слоя перед кремниевыми.