Инженеры в разных научных центрах мира продолжают изучать способы повышения эффективности и удешевления солнечных батарей. Теперь вот специалисты из Массачусетского технологического университета добились очередного успеха, придав поверхности кремния в фотоэлементах форму обращенных пирамид. Это позволяет уменьшить расход дорогостоящего чистого кремния, одновременно увеличив долю поглощенного излучения.

Специальные наноуглубления, создаваемые в кремнии, повышают долю поглощаемого света за счет увеличения площади поверхности материала. Однако тут возникает проблема: при достаточно большой площади растет вероятность того, что возбужденные светом электроны не создадут электрическое напряжение, а рекомбинируют и поглотятся. Чтобы решить эту проблему, авторы работы должны были максимально увеличить поглощение света кремнием, при этом минимально увеличив площадь его поверхности. Проведенное авторами математическое моделирование и выдало в качестве оптимальной форму из множества обращенных четырехгранных пирамид.

Поверхность такой формы автоматически становится больше 70%, зато толщину слоя кремния при той же доле поглощенного света можно уменьшить в 30 раз, что очень сильно снижает себестоимость производства. К тому же микроструктуры в форме обращенных пирамид легко делаются традиционным методом фотолитографии - вводить дополнительные технологические процессы не требуется.

Расчеты, а потом и проведеные эксперименты показали, что энергоэффективность новых фотоэлементов составляет около 20%. Для сравнения: лучшие (и во много раз более дорогие) солнечные панели в мире выдают энергоэффективность на уровне 24%.

Виктор ДЕМИДОВ