Чтобы свет превратился в электричество, фотоны должны столкнуться с материалом поверхности солнечных батарей и выбить из него электроны, которые затем направляются на электроды. В разных материалах этот процесс протекает с разной эффективностью, и ученые постоянно ищут новые, более совершенные.
«Действуя методом проб и ошибок, мы испытываем различные материалы», — говорит профессор университета ИТМО Екатерина Скорб, которую цитирует пресс-служба Российского научного фонда, поддержавшего исследования.
Екатерина Скорб и ее соавторы работали с одним из самых перспективных таких материалов, наноструктурированным оксисульфидом висмута (Bi4O4S3). Его пленки недороги, нетоксичны и подходят для использования на массивных панелях. Физики показали, что ширина запрещенной зоны у оксисульфида висмута составляет всего лишь 1,38 эВ, что делает его эффективным фотокатализатором, способным эффективно преобразовывать в ток энергию фотонов видимого света (2−3 эВ).
В экспериментах с фотовосстановлением частиц [Fe(CN)6_]3_ ученые продемонстрировали, что квантовая эффективность преобразования (число носителей заряда, которое создает один попавший на материал фотон) в пленке Bi4O4S3 достигает 2500 процентов. Авторы предполагают, что эта гигантская эффективность связана со снижением сопротивления пленки Bi4O4S3 при освещении.
Найденные свойства делают оксисульфид висмута многообещающим материалом для создания фотоэлементов нового поколения. «Сам эффект настолько интересный, что редакция журнала Advanced Materials поместила изображение из статьи на обложку номера, — добавила Екатерина Скорб. — По значимости оно, возможно, сопоставимо с перовскитными ячейками».
Результаты представлены в журнале Advanced Materials.
Ранее ученые Института физики полупроводников имени Ржанова и компании «Экран ФЭП» создали вакуумные светодиоды, позволяющие повысить эффективность солнечных батарей на Земле и в космосе.