Английские учёные готовы увеличить энергоотдачу солнечных панелей

Английские учёные нашли способ повысить эффективность фотоэлектрических батарей с помощью необычных методов. Они предлагают задействовать локальное сдавливание полупроводниковых кристаллов в процессе их облучения светом. Физики отмечают, что сдавливание материалов влечёт за собой возникновение градиента механического напряжения в них, что является причиной флексо-фотовольтаического эффекта. Этот процесс впервые обнаружен британскими учёными в подобных условиях, хотя он вполне традиционен для всех известных полупроводников, в том числе для кремния.

Максимальная эффективность солнечных батарей, присутствующих на рынке, обладает чётко рассчитанным теоретическим пределом возможностей. К примеру, коэффициент полезного действия любых солнечных элементов, включающих один слой и состоящих из единого p-n-перехода, имеет предел Шокли — Квайссера. Он составляет 34% и определён долей поглощаемого фотоэлементами солнечного света. Для преодоления указанного предела, исследователи стремятся предложить разнообразные способы, в том числе используют горячие носители заряда, которые улучшают проводимость заряда. Они образуются в полупроводниках в процессе поглощения света с энергией, которая больше, чем ширина запрещённой зоны.

Кристаллическая структура материалов в отсутствие центральной симметрии (к примеру, в пьезо- или сегнетоэлектриках) преобразует дополнительную световую энергию в электрический ток, в том числе с помощью аномального фотовольтаического эффекта, в рамках которого «фотовозбуждённые» электроны материала обладают различной подвижностью в разных направлениях. В результате электрон смещается относительно одной из кристаллических осей, что даёт возможность спускаться на ближний валентный уровень и вновь поглощать свет.