Наночастицы, добавленные в состав органических солнечных элементов, позволят сделать их эффективнее и дешевле, следует из исследования, выполненного учеными ФИЦ «Красноярский научный центр» (КНЦ) СО РАН и Северного Федерального университета, сообщает 21 ноября издание СО РАН «Наука в Сибири» со ссылкой на пресс-службу КНЦ СО РАН.

Исследователи предложили использовать в конструкции солнечных батарей наночастицы на основе таммовского плазмон-поляритона. Это позволило увеличить поглощение света на 10%, что повышает эффективность устройства. Кроме того, предложенная конструкция позволит также сократить расходы на производство.

Преобразование солнечного света в тепло или в электрический ток — фотовольтаика, является перспективным направлением альтернативной энергетики. Эффективность устройств фотовольтаики зависит от свойств материала фоточувствительного слоя.

В настоящее время фотоэлементы на основе кремния уже почти достигли своего предела эффективности при преобразовании энергии солнца в электрическую. Это заставило ученых искать новые материалы и способы для повышения эффективности преобразования света.

Красноярские исследователи предложили использовать в конструкции фоточувствительного слоя сплюснутые или вытянутые по отношению к вектору падающего электрического поля наночастицы.

Эксперимент показал, что это позволило увеличить поглощение света, попадающего на фоточувствительный слой, почти на 10%. При этом в предложенной модели фотоэлемента этот слой одновременно является и поглотителем, и отражателем, формируя состояние таммовского плазмон-поляритона.

Кандидат физико-математических наук научный сотрудник Института физики им. Л. В. Киренского СО РАН Рашид Бикбаев пояснил:

«В основе работы солнечного элемента лежит принцип таммовского сгустка света, запертого между фоточувствительным слоем и многослойным отражающим зеркалом. Его роль заключается в формировании дополнительной полосы поглощения света в фоточувствительном слое».

Однако созданные ранее на основе такого плазмон-поляритона солнечные элементы, хотя и обладали свойством высокого поглощения солнечной энергии, некоторая часть света в электрическую энергию не преобразовывалась.

«Мы предложили новую модель органического солнечного элемента, — продолжил разработчик, — в которой фоточувствительный слой выполнял одновременно две роли: поглотителя и зеркала для возбуждения таммовского плазмон-поляритона. Привлекательность такого устройства заключается в том, что можно полностью отказаться от использования металлических контактов и минимизировать потери в конструкции».

Результаты своей работы исследователи представили в журнале Photonics.