Золотые наночастицы и солнечные элементы
В экспериментах исследователей из США, Китая и Японии эффективность преобразования энергии полимерным солнечным элементом резко увеличивалась при введении в его конструкцию золотых наночастиц. Если сравнить обычные кремниевые солнечные элементы с полимерными, у последних обнаружатся важные преимущества: они гибки, легки, недороги в производстве, оказывают незначительное воздействие на окружающую среду. Всё это, к сожалению, не делает их применение выгодным, поскольку кремниевые образцы обходят их по эффективности работы. Чтобы сократить отставание и расширить используемую область солнечного спектра, специалисты создавали каскадные полимерные структуры с несколькими объёмными гетеропереходами с дополняющими друг друга спектрами поглощения, но приблизиться к неорганическим элементам всё равно не удалось.
Свою работу авторы начали как раз с изготовления традиционного каскадного элемента из двух частей. В одной из них использовался полупроводниковый полимер поли(3-гексилтиофен) с шириной запрещённой зоны в 1,9 эВ, в другой — полимер PSBTBT с более узкой (1,5 эВ) запрещённой зоной. Соединял две половинки элемента слой токопроводящего поли(3,4-этилендиокситиофена).
Влияние наночастиц на внешнюю квантовую эффективность (отношение числа носителей заряда, собранных солнечным элементом, к числу фотонов некоторой энергии, падающих на элемент) обеих частей каскадного устройства (иллюстрация из журнала ACS Nano).
Выполнив необходимые измерения, учёные попробовали ввести в соединяющий слой золотые наночастицы, которые, как предполагалось, увеличат оптическое поглощение за счёт плазмонного эффекта. «Оказалось, что наночастицы положительно влияют на работу обеих частей каскадного солнечного элемента, — рассказывает руководитель группы Ян Ян (Yang Yang) из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе. — Эффективность преобразования энергии, ранее составлявшая 5,22%, поднялась сразу на 20% — до 6,24%».
Скоро новая технология будет протестирована на других каскадных элементах, изготовленных с использованием различных сочетаний полимеров.
по информации: compulenta.ru