Учени искат да забавят светлината – за по-добри фотоволтаици

Физици от Масачузетския технологичен институт и от Хайфа съобщиха теорията си, че забавянето на светлината може да подобри драстично производителността на соларните фотоволтаични клетки. Въпросът сега е дали тази теория ще проработи на практика.

Физици-теоретици от САЩ и Израел са решили да преобърнат наопаки традиционния подход за изучаване на взаимодействието межу светлина и материя. Това може да се окаже гигантски скок напред в разработването на фотоволтаични технологии, което ще доведе до дрaстично подобряване на ефективността на фотоволтаиката.

MIT News Service тази седмица съобщи, че Янив Курмон от университета Технион в Израел и колегите му са предприели нов подход към изучаването на фотониката. Курмон и сътрудниците му от MIT са измислили теоретичен начин да се забави темпото на светлинните фотони – при това с цели порядъци (в пъти) – а това може да им помогне по-добре да се подравнят с движението на електроните в материалите, до които фотоните достигат. Ако теорията се потвърди в експеримент, това може да доведе до създаването на фотоволтаични клетки, сподобни да поемат много по-широк спектър от дължини на вълната на светлината. А това на свой ред ще увеличи многократно ефективността на съществувашите фотоволтаични клетки.

Пропастта между инерцията на бързо движещите се фотони и електроните в материалите е толкова голяма, че двете си взаимодействат съвсем слабо, казва Идо Каминер, професор по физика в Технион. Повечето хора, които се опитват да решат задачата, се съсредоточават върху ниската ефективност на силиция, използван като полупроводник, казва проф. Краминер. Но новият подход е много по-различен. “Ние се опитваме да променим светлината, вместо да променяме силиция. Хората проектират материята според взаимодействията светлина-материя, а не мислят за препроектиране на светлината.”

Курмон и Каминер и техните колеги описват използването на многослоен тънкослоен материал от галиев арсенид и индиево-галиев арсенид на слоеве, напластени с графен – това изменя поведението на фотоните, преминаващи през материала, по “силно контролируем начин”, забавяйки инерцията на фотоните с коефициент хиляда. Това дава възможност на изследователите да контролират честотата на излъчването с 20-30%.

Фотоните могат да бъдат абсорбирани от полупроводниковия елемент или излъчвани от него, а – според изследователите – това качество на материала може да се променя посредством промяна на напрежението, прилагано към графеновия слой. “Ние можем напълно да контролираме свойствата на светлината, а не само да ги оценяваме”, казва Курман пред MIT News.

Освен това учените твърдят, че принципът може да се прилага за “няколко други полупроводникови материала”, в това число силиция, обяснява Курман, водещ автор на статията за констатациите, публикувана в Nature Photonics.

Коментари

Напиши коментар

E-mail адресът Ви няма да бъде публикуван




*