Ученые нашли способ, как изменять ширину запрещенной зоны в полупроводнике

Эффективность солнечных батарей зависит не только от электрических свойств используемых материалов, но и от их светопоглощающей способности. Ведь если поверхность батареи будет отражать падающий на нее свет да еще и нагреваться при этом ( а не вырабатывать электричество), то ни о какой эффективности ее работы не может быть и речи. Эта проблема давно уже терзает умы различных ученых, инженеров и изобретателей. И вот профессор Джеймс Рондинелли из Северо-Западного университета, похоже, нашел способ, как создать практически идеальный светопоглощающий материал для солнечных батарей.

Раньше проблема существенной разницы между теоретической и реальной энергоэффективностью солнечного фотоэлемента частично заключалась в недостаточной светопоглощающей способности используемых полупроводников. А точнее сказать в их возможности эффективно преобразовывать свет (фотоны) в электричество (электроны). И все дело в ширине так называемой «запрещеной зоны», измеряемой в электрон-вольтах (эВ). Для проводников это значение равно 0, для диэлектриков – больше 9, а для полупроводников находится в пределах от 1 до 9.

Именно ширина запрещенной зоны имеет одно из важнейших значений при создании солнечных батарей. Если бы ее можно было «подгонять» под соответствующие параметры, то фотоэлементы давно бы уже стали одним из самых эффективных альтернативных источников энергии.

Так вот профессор Джеймс Рондинелли вместе со своими коллегами нашел способ, как добиться изменения ширины запрещенной зоны в пределах 2 эВ, не изменяя при этом химических состав самого полупроводника. Для этого оказалось достаточным изменить конфигурацию расположения катионов (ионов, имеющих положительный электрический заряд) в материале, а также соотношение заряженных и нейтральных частиц.

И хотя исследование Родинелли имеет пока что лить теоретически рассчитанные результаты, в будущем эти исследования можно будет использовать на практике.

Источник информации: Северо-Западный университет (http://www.mccormick.northwestern.edu/)