Новый материал удерживает горячие электроны в 25000 раз дольше, предотвращая потери солнечной энергии
Группа исследователей представила новый материал, способный удерживать «горячие электроны» в 25 000 раз дольше, чем существующие аналоги. Это открытие решает одну из ключевых проблем солнечной энергетики — потерю энергии в виде тепла.
«Горячие электроны» образуются при поглощении фотонов света, но быстро теряют избыточную энергию, превращая её в тепло. Новый материал замедляет этот процесс, позволяя электронам дольше оставаться в возбуждённом состоянии и участвовать в генерации тока.
По данным исследователей, время жизни горячих электронов в новом материале достигает нескольких наносекунд, тогда как в стандартных полупроводниках оно составляет всего несколько пикосекунд. Такое увеличение может кардинально повысить эффективность фотоэлектрических преобразователей.
Разработка основана на использовании специальных наноструктур, которые создают «ловушки» для электронов. Это позволяет собрать больше энергии до её рассеивания. Пока материал тестируется в лабораторных условиях, но учёные уверены в его масштабируемости.
Если технология будет внедрена, КПД солнечных панелей может превысить теоретический предел Шокли-Квайссера, который составляет около 33% для однопереходных элементов. Коммерческие образцы могут появиться в ближайшие годы.
Результаты исследования опубликованы в рецензируемом научном журнале. Авторы отмечают, что материал также может найти применение в оптоэлектронике и квантовых вычислениях.
