Пучки нанотрубок помогут в разделении экситонов

Физики предложили технологию создания эффективных солнечных батарей на основе углеродных нанотрубок. Статья исследователей появилась в журнале Physical Review Letters, а ее краткое изложение приводится на сайте Американского физического общества.

В современных фотовольтаических батареях (особый класс солнечных батарей) под воздействием солнечного света возникают так называемые экситоны - квазичастицы, состоящие из отрицательно заряженного электрона и положительно заряженной дырки. Чтобы возникал электрический ток, дырки и электроны должны разделиться. В обычных батареях это процесс разделения зарядов происходит в специальном слое, который располагается под слоем, где формируются сами экситоны.

В рамках новой работы ученые попробовали создать слой, в котором формирование квазичастиц и разделение зарядов происходило бы в одном и том же слое - во время "путешествия" между слоями значительная часть экситонов теряется, что снижает эффективность батарей. Для этого они использовали пучки углеродных нанотрубок, хорошо зарекомендовавших себя при поглощении света с длиной волны 570 нанометров.

Как оказалось, пучки трубок способствуют не только формированию экситонов, но и разделению зарядов (опыты проводились на отдельных пучках, а данные собирали при помощи спектроскопии). При этом ключевым условием эффективности такого устройства является наличие в пучке только одинаковых трубок. В настоящее время ученые работают над созданием работающего прототипа такой батареи. Кроме этого ученые установили, что изучаемые ими пучки не превращают в электричество ультрафиолет.

В конце сентября на arXiv.org появился препринт, в котором была предложена схема материала, почти полностью поглощающего свет в определенном диапазоне электромагнитного спектра. Материал представлял собой серебряные наноштыри на алюминиевой мембране. Тогда ученые предположили, что подобный материал также можно использовать для создания сверхэффективных солнечных батарей.