Новости

На поверхности черного кремния вырастили «цветы». Они могут повысить эффективность солнечных панелей

1 августа 2022

В Институте автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения РАН повысили светопоглощающие свойства черного кремния. К нему добавили силицид магния — соединение кремния и магния (Mg2Si). Получившийся материал, названный черным силицидом, способен поглощать до 96% попадающего на него света, преобразуя его в электричество.

Солнечная электростанция, запущенная на Омском нефтеперерабатывающем заводе. Фото «Газпром нефть»

Черный кремний — это кристалл, полностью покрытый похожими на иголки наноконусами. Благодаря своему строению материал обладает очень высокой светопоглощающей способностью. Свет не отражается от его поверхности, а многократно преломляется наноконусами и «мягко» уходит вглубь кристалла. Черный кремний считается хорошей заменой обычному в качестве полупроводника для изготовления солнечных батарей, но при высокой светопоглощающей способности его полупроводниковые характеристики не столь хороши.

Фотоэлектрические свойства полупроводника определяются тем, какой диапазон энергий способны принять его электроны от фотонов света, чтобы оторваться от своих атомов и перейти в зону проводимости. Так в солнечных батареях и вырабатывается электрический ток. Чем шире энергетический диапазон, тем шире спектр светового излучения, который полупроводник может преобразовать в электричество.

У черного кремния энергетический диапазон достаточно узок, поэтому он не способен принимать значительную часть инфракрасного излучения. Российские ученые решили проблему, нанеся на наноконусы черного кремния другое кристаллическое вещество с бóльшим энергетическим диапазоном, — силицид магния.

«Для этого нам пришлось вырастить целый сад, — силицид магния формирует вокруг наноконусов оболочку и шестиугольные чешуйчатые «цветы» на их остриях», — рассказывает старший научный сотрудник ИАПУ ДВО РАН Александр Шевлягин. По словам ученого, новый метод прост, быстр, легко масштабируется и не требует применения высоких температур и сверхвысокого вакуума.

Получившийся в результате новый материал, черный силицид, отражает примерно в пять раз меньше света, чем черный кремний, — всего 3,7%, а поглощает до 96% солнечного излучения, захватывая весь видимый спектр, большую часть ультрафиолета и значительную часть инфракрасных лучей, что может значительно повысить эффективность солнечных батарей.

0
Haha
Haha
0
0
Love
Love
0
0
0
Читать также

Битва за Москву: кто обеспечивал энергией город и фронт в переломный момент Великой Отечественной

5 мин. чтения
Изображение сгенерировано нейросетью

В Петербурге напечатали на 3D-принтере «соты» для промышленной очистки жидкостей и газов

1 мин. чтения

В Новосибирске студенты создали умного бота, который следит за отоплением школ и детских садов

1 мин. чтения

Цифровое моделирование помогло российским инженерам создать «скоростные магистрали» для жидкости

1 мин. чтения
Фото iStock

Безымянный мыс в Арктике назовут в честь легендарного капитана атомного ледокола «Арктика» Юрия Кучиева

1 мин. чтения
Волжские бурлаки на фоне скоростного «метеора»

От бурлаков до «метеора»: как самая длинная река Европы стала полигоном новых технологий

4 мин. чтения

История российской энергетики от петровских времен до цифровой революции: часть третья

1 мин. чтения
Фото iStock

Студенты российских вузов назвали чистоту водоемов одной из главных экологических тем

2 мин. чтения

Вагоны с подогревом, морские гиганты и хайвей вокруг Земли: как путешествует энергия

1 мин. чтения
Вид на Русский мост во Владивостоке. iStock

Минэнерго планирует усилить энергосистему Приморья накопителями на 250 мегаватт

1 мин. чтения