Слънчеви клетки: екип от Оксфорд откри полупроводник с около 75% по-бавна загуба на заряд
Бисмутовият сулфид поглъща силно светлина, но губи създадените заряди бавно. Така според проучване в „Nature“ се заобикаля стар компромис при материалите за слънчева енергия.
Снимка: USGS / Wikimedia Commons, Public domain (изрязана и мащабирана)
В слънчевите клетки светлината освобождава електрони; ток възниква само ако те бъдат събрани, преди отново да се съединят с останалите „дупки“. Откакто Густав Кирхоф показва през 1860 г., че добрият поглъщател на светлина е и добър излъчвател, важи правилото: полупроводниците, които поглъщат силно светлина, обикновено губят зарядите си особено бързо. Перовскитите поглъщат силно, но губят заряди бързо; силицият ги задържа по-дълго, но поглъща значително по-слабо.
Физици от Оксфордския университет, ръководени от Лора Херц, заедно с колеги от Университета в Ухан показаха, че бисмутовият сулфид заобикаля този компромис. Тънки слоеве бяха възбудени с ултракъси лазерни импулси и измерени с терахерцова спектроскопия от стайна температура до малко над абсолютната нула. Точно под силния път на поглъщане има втори, слаб път, в който зарядите се събират и се губят само бавно. За разлика от повечето полупроводници зарядите изчезваха по-бавно при охлаждане. При стайна температура скоростта на загубите намалява по оценка на екипа с около 75% спрямо материали с подобно силно поглъщане. Проучването е публикувано на 28 октомври в „Nature“.
„Нашата работа показва, че този компромис не е неизбежен“, казва Херц. Изследователите подчертават, че са доказали физически механизъм, а не готова слънчева клетка. Подобни материали могат да бъдат търсени в бази данни или създадени чрез разтягане на слоести кристали. Работата е финансирана, наред с други, от британския съвет EPSRC и компанията Oxford PV.