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

Умные аккумуляторы и 3D-копии горных пород: молодые ученые представили технологии для энергетики

2 мин. чтения
Новолакская ВЭС в Дагестане. Фото: «Росатом Возобновляемая энергия»

Самый крупный ветропарк России: фотогалерея

3 мин. чтения

Подземный прогноз: в России создали цифровой симулятор, который предсказывает появление трещин под землей

2 мин. чтения
Башня ветрогенератора. Фото: Shutterstock

В Перми ученые превратили смолу в прочный материал для лопастей ветрогенераторов и кораблей

2 мин. чтения
Гуманоидный робот. Фото: iStock

В России анонсировали создание ИИ-дирижера для промышленных роботов

1 мин. чтения

Зачем ледоколу водолазная станция и винт на носу? Эксклюзивное интервью с капитаном

1 мин. чтения
Красноярская ГЭС. Фото: Shutterstock

В России анонсировали строительство новых ГЭС общей мощностью 2,5 ГВт

1 мин. чтения

Пузырьки против парафина: в России испытали новый способ повышения продуктивности нефтяных скважин

1 мин. чтения
Солнечная электростанция «Ашалим» в Израиле. Фото: Shutterstock

Бледное солнце пустыни: почему не удалось приручить энергию песчаных пустошей

3 мин. чтения

Московские ученые создали компактный накопитель газа из кокосового угля

1 мин. чтения