Обнаружен новый вид фотогальванического эффекта с высокой эффективностью

Создание фотогальванического эффекта

Ученые из Уорикского университета (University of Warwick) сообщили об обнаружении ими нового вида фотогальванического эффекта, который получил название “flexo-photovoltaics”. Для создания этого эффекта необходимо взять достаточно обычный кристалл кремния и поразить поверхность этого материала чем-нибудь необычайно твердым и острым. Дальнейшие исследования этой разновидности эффекта откроет путь к созданию нового метода преобразования энергии, который может лечь в основу высокоэффективных солнечных батарей, к примеру. Современные солнечные батареи, как правило, изготавливаются из кремния, внутри которого устроено множество полупроводниковых p-n переходов, создающих в материале неравномерное электрическое поле.

University of Warwick professor Marin Alexe.

Каждый такой переход, представляющий собой границу областей, наполненных носителями отрицательного электрического заряда (электронами) и положительного заряда (электронными дырками), поглощает фотон света, образуется пара – электрон и дырка, что создает электрический потенциал. У таких солнечных батарей имеется один недостаток – их максимальная эффективность ограничена законами физики, она не может превышать 33.7 процента.

Но у нового фотогальванического эффекта нет подобных ограничений. Единственным ограничением в данном случае является то, что новый эффект возникает лишь в случае использования материалов, не обладающих так называемой центральной симметрией их структуры.

В своей работе исследователи использовали “грубую силу”, они взяли и с достаточно большим усилием ткнули наконечником атомно-силового микроскопа в поверхность кристалла. Возникшее механическое напряжение было настолько большим, что оно нарушило центральную симметрию структуры кристалла, и на его поверхности начали проявляться новые фотогальванические эффекты. Такой подход сработал по отношению к кристаллам различного типа, титаната стронция, оксида титана и кремния. “У нового фотогальванического эффекта не имеется никаких термодинамических пределов из-за того, что он не основан на использовании полупроводникового p-n перехода” – пишут исследователи.

Картинки по запросу University of Warwick photovoltaic effect

Пока еще рано говорить об значении эффективности, который будут иметь солнечные батареи на основе нового эффекта. Ориентировочный ответ на этот вопрос могут дать лишь дальнейшие эксперименты и исследования в данном направлении. Кроме этого, и со стороны практической реализации имеется масса вопросов.

“Мы видим нечто, вроде матрицы микроскопических шипов, нажимающих на поверхность элемента обычной солнечной батареи” – пишут исследователи, – “Это самый простой и понятный способ, но его вряд ли можно отнести к разряду дешевого и разумного решения.

Другим вариантом является создание в структуре кремния дефектов, создающих необходимое механическое напряжение, но тогда возникнут вопросы, связанные с надежностью и долговечностью таких солнечных батарей”. И в заключение следует отметит, что ученые собираются продолжать работать в данном направлении, изучая особенности нового фотогальванического эффекта и изыскивая, параллельно с этим, способы, подходящие для его дальнейшего практического применения.

Картинки по запросу University of Warwick photovoltaic effect

Понравилась статья? Тогда поддержите нас, поделитесь с друзьями и заглядывайте по рекламным ссылкам!