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

В России нашли способ превращать пластик в сырье для автомобильного топлива

1 мин. чтения
Саяно-Шушенская ГЭС. Фото: Shutterstock

От каньона до мерзлоты: семь необычных ГЭС России

2 мин. чтения

В Москве обсудили новые механизмы поддержки инфраструктурных проектов в энергетике и промышленности

1 мин. чтения
Фото: iStock

В России представили АЭС для Луны и Арктики размером с морской контейнер

1 мин. чтения
Сотрудник научно-исследовательского центра Геосфера в Тюмени с образцом керна в руках

Двойник из глубины: в России напечатали высокоточную модель земных недр на 3D-принтере

2 мин. чтения
Фото: Shutterstock

«Цифровое сердце» ТЭС: ученые создали модель для настройки тепловых станций

1 мин. чтения
Владимир Ленин вешает «лампочку Ильича» в крестьянском доме

От лучины до «лампочки Ильича»: как электричество пришло в русскую деревню

3 мин. чтения

Прямо по курсу — Арктика: рассказы с капитанского мостика

1 мин. чтения

Первый отечественный флот гидроразрыва пласта открывает новые возможности для разработки трудноизвлекаемых запасов нефти — эксперты

2 мин. чтения
Дискотека в горах. Изображение сгенерировано нейросетью

Шаффл или тектоник — какой танец связан с геологией? Узнайте из нашего квиза

1 мин. чтения