Ученые создали новый солнечный элемент, который производит в 1000 раз больше энергии

Согласно заявлению Галле-Виттенбергского университет имени Мартина Лютера (MLU, Германия), производство энергии сегнетоэлектрическими кристаллами в солнечных элементах может быть увеличено в тысячу раз благодаря инновационному расположению тонких слоев материалов. Об этом пишет MSN.

Исследователи из MLU обнаружили, что поочередно размещенные кристаллические слои титаната бария, титаната стронция и титаната кальция могут значительно повысить эффективность солнечных панелей.

Большинство солнечных элементов сделаны из кремния — недорогого и относительно эффективного материала. Однако ученые постоянно экспериментируют с новыми материалами, чтобы повысить КПД фотоэлементов. Недавно они протестировали сегнетоэлектрические кристаллы.

Одним из их преимуществ является отсутствие необходимости в pn-переходе, то есть каких-либо положительно и отрицательно легированных слоев, как в случае с кремниевыми солнечными панелями. Однако чистый титанат бария, сегнетоэлектрический кристалл, протестированный исследователями MLU, поглощает мало солнечного света. Было решено скомбинировать его с другими веществами, чтобы значительно увеличить выход солнечной энергии.

Материалы наслоили друг на друга, так как очень важно было, чтобы сегнетоэлектрик чередовался с параэлектриком. Хотя последний и не имеет разделенных зарядов, он может стать сегнетоэлектриком при определенных условиях, например, при низких температурах или при незначительном изменении его химической структуры. Исследователи положили слой титаната бария между титанатом стронция и титанатом кальция, испаряя кристаллы мощным лазером и переосаждая их на подложке-носителе. Полученный материал состоял из 500 слоев и имел толщину 200 нанометров.

Исследователи обнаружили, что их слоистый материал обеспечивает ток в 1000 раз сильнее, чем измеренный в чистом титанате бария эквивалентной толщины. Взаимодействие между слоями привело к гораздо более высокой диэлектрической проницаемости — иными словами, электроны могут течь гораздо легче из-за возбуждения световыми фотонами, объяснили ученые.

Команда также показала, что измерения оставались практически постоянными в течение шести месяцев, а это означает, что материал может быть достаточно прочным для коммерческого применения. Далее они продолжат исследовать точную причину фотоэлектрического эффекта в своем слоистом материале с целью его возможного внедрения в массовом масштабе. Их работа обещает стать частью потенциальной революции в области сегнетоэлектрических материалов с возможным применением в компьютерной памяти, конденсаторах и других электронных устройствах.