Физики cоорудили мощную солнечную батарею из серебряных "наноелочек"

Мощную солнечную батарею удалось собрать американским физикам, поместив тонкие полоски серебра на поверхности диэлектрика. Новая батарея, созданная командой ученых под руководством Корэя Эйдина (Koray Aydin) из Калифорнийского технологического института в городе Пасадена (США), великолепно поглощает весь спектр видимого света. Открытие было сделано в процессе экспериментов с плазмонными резонаторами разной формы.

Тонкие полоски из некоторых металлов (таких как медь, золото, серебро) способны поглощать видимый свет и передавать его дальше в виде тепла или других форм электромагнитного излучения. Данное свойство объясняется тем, что на поверхности этих металлов образуются так называемые плазмоны – коллективные колебания электронов, способные поглощать и испускать энергию в виде световых волн.

В ходе опытов ученым удалось установить, что тонкие полоски серебра в форме «елочек» – вытянутых трапеций – отлично поглощают свет в видимом диапазоне излучения, а полученную энергию передают в виде теплового излучения. Созданная солнечная батарея состоит из трех слоев – металлической подложки из серебра (служит дополнительным отражателем света), изолятора-диэлектрика и плазмонных резонаторов-«елочек» на его поверхности (они улавливают свет и передают его энергию в диэлектрик). Причем ученые сделали два типа батарей – с шириной основания «елочек» в 60 и 120 нанометров. Расстояние между отдельными полосками металла – 300 нм.

Ученые разместили несколько рядов из тонких пластинок параллельно друг другу и облучали батарею лазерным лучом, у которого меняли интенсивность, поляризацию и длину волны. После первых опытов ученые улучшили свою разработку, поместив дополнительные ряды пластинок перпендикулярно к уже имеющимся. В результате получилась батарея, способная поглощать от 70 до 99% видимого света, причем эффективность такой конструкции не зависит от поляризации волн и лишь незначительно снижается при увеличении угла падения лучей. В среднем батарея Эйдина и его коллег поглощает около 71% энергии видимого излучения.

Ученые намерены и дальше совершенствовать технологию: они предлагают повысить производительность устройства с помощью добавлений нескольких слоев диэлектрика и металлических пластинок. А если установить такую батарею на пластины полупроводников, то электричество можно получать напрямую.