Співробітники Політехнічного університету Валенсії, Іспанського Національного Дослідницького Ради (CSIC), Політехнічного університету Каталонії - BarcelonaTech (UPC) і Університету Ровіра Віргіл де Таррагона, розробили кремнієвий фотоелектричний елемент, здатний перетворювати інфрачервоне випромінювання в електрику.
Сонце є невичерпним джерелом енергії, яке може вирішити багато сучасних проблеми енергопостачання. Як відомо, фотогальванічні елемент є пристроєм, здатним перетворювати сонячне світло в електрику. Тим не менш, є багато причин, що перешкоджають широкому поширенню сонячних батарей, наприклад, відносно висока вартість (0,02 євро за ват енергії, що генерується) і низька ефективність кремнієвих сонячних елементів, близько 17%.
Низька ефективність існуючих на ринку сонячних батарей пов'язана з матеріалом з якого виготовлений сонячний елемент. Більшість сонячних батарей виготовляється з кремнію, який відносно дешевий у виробництві. Однак ці сонячні батареї можуть генерувати електрику тільки від видимої частини сонячного спектра, а не інфрачервоної області. Це відбувається через внутрішні властивостей ширини забороненої зони кремнію, яку більшість інфрачервоних фотонів подолати не можуть.
Зображення кремнієвої мікросфери
«Після трьох років роботи, - говорить професор Francisco Meseguer, - наша дослідницька група розробила нову концепцію кремнієвих сонячних елементів, здатних поглинати інфрачервоне випромінювання від сонця і перетворювати його в електрику.» Moisés Garín, дослідник з CSIC і Політехнічного університету Каталонії, каже: « ми створили фотоелементи, розташувавши мікрометровие кремнієві сфери на підкладці, де інфрачервоне світло знаходиться в пастці до тих пір, поки не поглинається, перетворюючись в електрику ».
Зображення зі скануючого електронного мікроскопа полідисперсних колоїдів кремнію на кремнієвій підкладці. Справа один з елементів.
Створене пристрій - це перший фотодіод розроблений на основі мікрометрового сфери, виготовленої з полікристалічного кремнію, для якої фототок вказує на режими роботи класичного сферичного резонатора. Довге час захоплення резонують фотонів підсилює фотострум, розширюючи його в інфрачервоній області далеко за межі краю поглинання кремнію. Це відкриває двері для розробки сонячних елементів і фотодетекторов, які можуть поглинати інфрачервоне світло більш ефективно, ніж існуючі кремнієвих фотоелектричні пристрої.
Схема пристрою фотоелемента на кремнієвих мікросфер
Схематичне зображення структури пристрою і зонна діаграма
(A) Основна структура пристрою. (B) Зонная діаграма
Ця робота є новим науковим досягненням для розвитку високопродуктивних фотоелектричних елементів в майбутньому.