Top.Mail.Ru
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

Великолепная семерка: истории тех, кто меняет науку и энергетику

3 мин. чтения
Из проруби выныривает морской единорог, робот-помощник показывает его инженеру

Тайны древних цивилизаций и загадки природы: проверьте свои знания в квизах об энергетике

3 мин. чтения
История энергетики в лицах от шумеров до выдающихся деятелей Российской империи

От древних мифов до первых технологий: как люди приручали энергию

4 мин. чтения

Календарь на миллионы лет и вязаные АЭС: что российская энергетика приготовила на Новый год

2 мин. чтения
Привычные виды городских ТЭЦ с трубами могут остаться в прошлом

Первую в мире экологически чистую ТЭЦ разработали российские ученые

2 мин. чтения
Украшенная гирляндами елка в каминном зале

Елочка, зажгись! История гирлянды от первой свечки до наших дней

5 мин. чтения

«Эффект бабочки» помог российским ученым повысить надежность атомных реакторов и энергетических установок

2 мин. чтения
Артем Закиров, заместитель генерального директора по буровым сервисам «Инженерно-технологического сервиса»

Игра в змейку: как добывают нефть под морем и болотами

4 мин. чтения

Стало известно, сколько полезных ископаемых можно извлечь на арктическом шельфе России

1 мин. чтения

От гусиных перьев до инъекционного литья: из чего делают искусственные ели

4 мин. чтения