Топологическая защита экситонов

Главное ограничение производительности солнечных батарей кроется в самом фотоэлектрическом материале. Экситоны, квазичастицы, порождаемые поглощенными солнечными фотонами, в процессе перемещения от молекулы к молекуле могут наталкиваться на мельчайшие дефекты или ловушки. В этом случае их энергия выделяется в форме света и теряется для производства электричества.

В статье для Nature Materials команда из Массачусетского технологического института впервые объяснила, как повысить эффективность фотоэлектрических устройств, сделав экситоны невосприимчивыми к этим ловушкам.

Идеей их метода является применение экзотического состояния, при котором электроны свободно движутся только по поверхности материала, известного как топологический изолятор (ТИ), не к электронам, а к экситонами.

Топологические экситоны также распространяются только по поверхности материала, и направление их движения определяется внешним магнитным полем.

Теоретическое исследование поведения экситонов в тонкой пленке органического материала порфирина показало, что в своем движении экситоны «не замечают» дефектов, то есть обладают тем же свойством топологической защиты, что и электроны в ТИ.

Выбор порфирина, по словам исследователи, объясняется тем, что это хорошо известное и изученное семейство материалов. На следующем этапе анализ планируется распространить на другие типы материалов для солнечных батарей.

В конечном итоге, после его экспериментальной проверки, предложенный метод может быть использован для построения схем нового типа — основанных на управлении потоками экситонов, но первым его практическим приложением станут более эффективные солнечные элементы.

Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI