Новости химической науки > Нанодыры для «жатвы» солнечной энергии

Исследователи из Китая заявляют, что кремниевые солнечные батареи, представляющие собой систему наноразмерных отверстий отличаются большей эффективностью, чем системы на основе нанопроводов.

Системы на основе «нанодыр» (nanohole) отличаются меньшей хрупкостью и большей эффективностью, чем системы на основе нанопроводов, производство таких систем может быть организовано на основе существующих методов работы с наноструктурами.

Ячейки получают, с помощью вытравливая в кремнии отверстий и последующем нанесении на них легированного кремния. (Рисунок из J. Am. Chem. Soc., 2010, DOI: 10.1021/ja910082y)

Куй-Квинг Пенг (Kui-Qing Peng) с коллегами из Нормального Университета Пекина и Городского Университета Гонконга работали над исследованием свойств солнечных батарей на основе нанопроводов из кремния, однако, постоянно сталкивались с одной проблемой. Большое значение площади поверхности наноструктурированного кремния приводит к тому, что он может выступать в качестве перспективного материала в приложениях, связанных с переработкой солнечной энергии, однако в процессе производства и изучения их строения кремниевые провода зачастую ломаются, что и вызвало переход к другим объектам исследования – более прочным солнечным батарейкам на основе «нанодыр».

Системы из «нанодыр» лучше поглощают свет, чем системы из нанопроводов – электромагнитное излучении, попадая в колодец «нанодыры» может отражаться от его стенок до полного поглощения, в то время, как наблюдающееся наряду с отражением и поглощением рассеивание света в солнечных батареях на основе нанопроводов существенно понижает эффективность конверсии света в электроэнергию в последних. Как полагает Жонг Лин Вонг (Zhong Lin Wang) из Технологического Института Джорджии (Атланта, США), именно понижение уровня неэффективного рассеивания является главным преимуществом устройств по поглощению света на основе «нанодыр» по сравнению с устройствами на основе нанопроводов.

Поскольку система из «нанодырок» отличается куда меньшей хрупкостью в сравнении с системой из нанопроводов, возможно, что новый способ сбора солнечной энергии лишен проблем, связанных с образованием сломанных нанопроводов – рекомбинации электронов с положительными зарядами, что еще более увеличивает эффективность прибора. Ячейки, разработанные в группе Пенга, конвертируют в электричество около 10% солнечной энергии, что превышает показатели самых эффективных устройств на основе нанопроводов почти вдвое.

Тем не менее, Пенг уверен, что в дальнейшем удастся повысить эффективность «нанодырочных» систем до 15% и выше, поясняя свои надежды тем, что пилотные эксперименты проводили в обычных лабораториях, а не в помещениях с повышенной чистотой, то есть наблюдавшаяся интенсивность в 10% была достигнута без применения каких-либо специальных усислий.

Пенг добавляет, что в настоящее время исследователи пытаются выйти на контакт с представителями промышленности для коммерциализации изобретения; поскольку для получения «наноотверстий» необходимы обычные технологические подходы, связанные с нанотравлением и нанолитографией, солнечные батареи с «нанодырами» можно будет получать в промышленных масштабах.

Источник: J. Am. Chem. Soc., 2010, DOI: 10.1021/ja910082y

метки статьи: #нанотехнологии, #неорганическая химия, #новые материалы, #физическая химия, #химия поверхности