„Шепотна галерия“ улавя светлината в слънчеви клетки
„Нано-мидички“ хващат светлината „в капан“ и не й позволяват да избяга, окато фотоволтаичният материал не я усвои.
Шепотната галерия е специално проектирана кръгла стая, която позволява нещо, прошепнато от човек в единия й край, да се чува ясно от човек на другия й край. Изследователи от Станфордския университет са използвали тази технология като предпоставка за създаването на фотоволтаични структури, които карат светлината да резонира подобно на звука в шепотна галерия. Така слънчевите клетки поглъщат много повече светлина.
Изследователите създали „нано-мидички“ от малки топчета силициев диоксид, покрити със слой от силиций. Те са издълбани в средата посредством третиране с киселина. Така е получен оптичен дизайн, наподобяващ мидени черупки, който не само много добре пропуска светлината, но и я задържа вътре. Доцентът по материални науки в Станфорд Ий Цуй обяснява, че „светлината се оказва хваната в капан вътре в нано-мидичките. Тя циркулира в кръг, а не преминава през плоскостта, а това е нещо много полезно за соларни приложения“.
Тъй като светлината циркулира из „черупките“, тя постепенно се абсорбира от фотоволтаичния материал. Колкото повече циркулира, толкова по-добре.
При измерване на поглъщането на светлината с помощта на слънчевия материал, и в сравнение с плоска силициева соларна клетка, е установено много по-ефективно усвояване на светлината. При прилагането на три слоя от „наномидички“ учените са успели да увеличат поглъщането на светлината до 75% в някои части на спектъра.
Отвъд простото улавяне на повече светлина тези наноструктури тип „мидени черупки“ могат да се произвеждат бързо и по-евтино, отколкото плоските силициеви панели. Традиционните силициеви филми трябва да се напластяват с часове, в резултат на което струват и тежат 20 пъти повече от нано-мидичките. Когато се използват скъпи или оскъдни материали, каквито често се прилагат в слънчевите приложения, като телур и индий, това има огромно значение.
Наноструктурите имат и още едно предимство – те позволяват светлината да се абсорбира при много и различни ъгли, могат да бъдат изкривявани и усуквани в най-различни положения. Това им обещава широк спектър от приложения, особено такива при които ъгълът на падане на светлината може да не е оптималнен, като например соларни дрехи, слънчеви платна на кораби и др.
Изследователите са публикували своите открития в списание „Nature Communications“.
