Сонячні панелі, розташовані на дахах, виглядають так, ніби покриті якоюсь сіткою. Лінії, які ми бачимо, насправді являють собою металеві контакти. Вони необхідні для переправлення електричного струму, що генерується базовим полупроводником. Але при цьому вони зменшують кількість сонячного світла, що потрапляє на напівпровідниковий шар.
Хоча верхній шар металевих контактів щодо тонкий, він може покривати 5-10% площі поверхні сонячної панелі. Це означає, що 5-10% сонячного світла, які могли б використовуватися для вироблення електроенергії, просто відображаються.
Команда дослідників зі Стенфордського університету розробила спосіб зробити ці відображають металеві контакти майже невидимими для падаючого світла, що може істотно збільшити ефективність сонячних батарей.
В ході експериментальної роботи вчені помістили плівку з золота (провідного металу) товщиною 16 нанометрів на плоский лист кремнію. Золота плівка схожа на монолітну при погляді неозброєним оком, але насправді вона містить масив нанорозмірних квадратних отворів.
Занурення золотий плівки і кремнію в розчин плавикової кислоти і перекису водню привело до того, що золота плівка занурилася в кремнієву підкладку, а наностолбци з кремнію вийшли в отвори в золотий плівці і піднялися над її поверхнею. Результатом цього хімічного процесу стали так звані потаємні контакти висотою всього в 330 нанометрів.
"Якщо відкрити кран, не вся вода протече безперешкодно з отворів його решітки, але якщо можна було б підставити зверху кожного отвору невелику воронку, велика частина води текла б без проблем, - пояснює провідний автор дослідження Віджай Нарасімхан ( Vijay Narasimhan ). - По суті, наші наностолбци виступають в якості подібних воронок, захоплюючих світло і направляють його в кремнієву підкладку через отвори в металевій сітці ".
Після серії експериментів і моделювань дослідницька група додатково оптимізувала конструкцію сонячних панелей: тепер вони можуть покрити металом дві третини поверхні з втратою відбивної здатності всього в 3%. Нарасімхан стверджує, що це істотно збільшить ефективність звичайного фотоелемента на 20-22%.
Надалі він з колегами планує провести експерименти не тільки з золотом, а й з сріблом, платиною, нікелем і іншими металами. Крім того, технологія може використовуватися і з іншими напівпровідниками, що дозволить удосконалити фотодатчики, світлодіоди, дисплеї і прозорі батареї.
Найближчим часом команда планує встановити нову панель для роботи в тестовому режимі в реальних умовах.
опис технології було опубліковано в журналі ACS Nano.
