Российские ученые из института автоматики и процессов управления ДВО РАН создали новый материал для создания солнечных элементов и инфракрасных фотодетекторов нового поколения с повышенной энергоэффективностью, об этом сообщили в пресс-службе РНФ.
В основе материала лежит черный кремний, покрытый силицидом магния (Mg2Si). Он демонстрирует отличные антиотражающие и светопоглощающие свойства (до 96% падающего света) в широком спектральном диапазоне.
Самый популярный материал для создания солнечных элементов — кремний, в особенности его черная форма. Она представляет собой кристалл с наноконусами на поверхности — такая структура способна хорошо поглощать свет и лишь незначительно его отражать, что и обусловливает ее цвет. Однако из-за особенностей энергетической структуры есть ограничения для поглощения ближнего инфракрасного излучения — значительной части солнечного света.
«Добавив покрытие из материала с меньшей, чем у кремния, шириной запрещенной зоны. Для этого пришлось, по сути, вырастить целый сад: путем испарения в вакууме мы нанесли на наноконусы черного кремния слой силицида магния, который, благодаря особенностям роста, формирует силицидную оболочку вокруг наноконусов и шестиугольные чешуйчатые «цветы» на его остриях. Подход простой, быстрый, масштабируемый и не требует применения высоких температур и сверхвысокого вакуума», — рассказывает руководитель проекта, старший научный сотрудник Института автоматики и процессов управления ДВО РАН Александр Шевлягин.
В сравнении с исходным черным кремнием материал отражает примерно в пять раз меньше света и поглощает не менее 88% излучения в спектральном диапазоне 200–1800 нм, тем самым захватывая весь видимый свет. После оптимизации подхода удалось достичь максимального значения для поглощения в 96%, что сравнимо с другими известными ультрачерными материалами.