Себестоимость тонкопленочных солнечных батарей в сто раз меньше, чем изготовляемых из монокристаллического кремния, но при этом они и существенно менее эффективны. «Обычно, в тонкопленочных кремниевых солнечных элементах значительная часть лучей выходит обратно» – говорит Питер Бермель (Peter Bermel) из Университета Пердью.

Вместе с коллегами он показал, что увеличить эффективность работы таких батарей возможно с помощью трехмерных фотонных кристаллов. Такие синтетические кристаллы имеют структуру «обратного опала», они используют и усиливают свойства этих драгоценных камней отражать, преломлять и рассеивать лучи света.

Радужные тона естественных опалов создаются в результате рассеивания света с различной длиной волны под разными углами. Дифракция происходит на сплошных силикатных сферах в матрице из другого материала. Новые синтетические структуры охарактеризованы их создателями как обратные или инвертированные опалы, так как они образованы полыми воздушными шариками, окруженными кремнием.

В качестве основы использовалась стандартная опаловая структура, со сферами в растворе. Испаряясь, он оставлял сферы на подложке – на поверхности раздела между воздухом и жидкостью. После образования упорядоченного фотонного кристалла, степень его поглощения дополнительно увеличивали, нанося или вырезая произвольную текстуру на поверхности тонкой пленки.

«В нашем методе свет входит и испытывает дифракцию, в результате чего начинает распространяться параллельно поверхности пленки» – комментирует Бермель в статье для Advanced Optical Materials. Благодаря этому в экспериментах достигнуто увеличение эффективности примерно 10% и продемонстрирован потенциал для дальнейшего ее улучшения.

Новая технология также обеспечивает рост поглощения и преобразования солнечного излучения в ближнем инфракрасном диапазоне. Это особенно важно, так как в данном промежутке длин волн сосредоточена значительная часть солнечной энергии, и кремний способен ее преобразовывать в электричество, однако тонкие пленки не обеспечивают достаточно полного поглощения.

Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI