На Хоккайдо сконструирован прототип плазмонной солнечной батареи

В Университете Хоккайдо инженерам удалось изготовить твердотельные устройства для плазмонного фотоэлектрического преобразования, состоящие из слоёв двуокиси титана и оксида никеля (n-p переход) и золотыми частицами между ними, действующими как антенны для сбора видимого света.

Эти прототипы будущих плазмонных солнечных батарей были получены методом атомно-слоевого осаждения (Atomic Layer Deposition, ALD) в двух вариантах: с отжигом после нанесения слоя NiO и без него.

Испытания показали высокую надёжность работы устройства: стабильный фототок регистрировался после трёх дней непрерывного облучения. Причина тому — отсутствие органических компонентов, которые имеют тенденцию деградировать со временем или в экстремальных условиях внешней среды, ухудшая характеристики некоторых солнечных батарей.

Процедура отжига, согласно данным исследования, изменяет структуру интерфейса между оксидными слоями в результате чего увеличивается выходное напряжение устройства, но также растёт и его внутреннее сопротивление. Эффективность фотоэлектрического преобразования в целом падает. Предполагается, что структурные изменения, происходящие при отжиге, препятствуют переходу электронов из золотых наночастиц в слой двуокиси титана.

Производственный процесс, который его авторы описали в статье для Journal of Physical Chemistry Letters, легко масштабируется и обеспечивает получение устройств с невысокой себестоимостью, однако их эффективность также невелика и пока недостаточна для практических приложений. Дальнейшие исследования будут нацелены на выяснение вклада каждого из слоёв в повышение эффективности преобразования солнечной энергии.