Исследователи из Венского технологического университета, совместно с коллегами из США и Германии, использовали компьютерное моделирование, чтобы показать, как уникальные электрические свойства нового класса материалов, известных как слоистых гетероструктур оксида потенциально могут быть использованы для создания новых типов эффективного создания ультра-тонких солнечных элементов.
Новые материалы создаются путем объединения одного атомного масштаба слоев различных окисдов. В сочетании или в виде стека, эти гетероструктуры отображают существенно другие электрические свойства, нежели один самостоятельный оксид. После изучения структуры в крупномасштабном компьютерном моделировании, команда исследователей сделала выводы, что разработка слоистых гетероструктур оксида имеет большой потенциал для получения в клетках солнечной энергии.
Все мы знаем, что солнечные батареи основаны на фотоэлектрическом эффекте. Когда один фотон поглощается, он может позволить электрон, так постепенно появляется много негативно заряженных частиц, которые при определенных условиях приходят в последственное движение, и появляется электрический ток. Электроны покидают свое место для того, что бы попасть положительно заряженные области, или «дыры». Оба отрицательно заряженных электронов, а также отверстия являются вкладом в производство электрического тока.
Илья Assmann утврждает: «Если эти электроны и дырки рекомбинируют клетки, а не переходят в позитивно заряженные области, то ничего не происходит и энергия не может быть использована. Важным преимуществом нового материала является то, что внутри него есть электрическое поле, которое отделяет электроны и дырки».
Обычные солнечные элементы из кремния традиционно сталкиваются с одной проблемой. Которая заключается в том, что они требуют использования металлических проводов на их поверхности для того, что бы собирать носителей заряда. Эти провода необходимых для работы солнечной батареи, также они блокируют часть света от входа в клетку, тем самым снижая эффективность. В отличие от оксидов, которые используется для создания нового материала, кремниевые солнечные элементы являются изоляторами.
Спектр фотонов, собранных от солнечных батарей преобразуется в электрический ток с различной скоростью. Для разных частей светового спектра и различных материалов, они работают лучше, чем другие. Именно по этому, мульти-соединения солнечных батарей может достичь высоких показателей конверсии. Исследователи TU Vienna говорят, что при выборе правильных химических веществ, оксиды гетероструктуры могут быть настроены для работы при естественном освещении с различными частям спектра, которые одновременно всасываются через разные слои. Уж исследовано, что некоторые из перспективных оксидов содержаться в таких элементах Лантан и Ванадий.
Результаты исследований будут теперь использоваться для того, чтобы проектировать и строить новые солнечные батареи для тестирования. Ученые надеются, что клетки конструкций на основе слоистых гетероструктур оксидов смогут обеспечить импульс для производства солнечной энергии и тщательно работают над этим.
