Учёные из Университета Гронингена в Нидерландах разобрались, почему перспективный материал на основе олова удерживает энергию «горячих» электронов примерно в 1000 раз дольше обычного. Открытие способно помочь преодолеть теоретический предел эффективности солнечных элементов, который долгое время оценивался в 33%.
Солнечные панели превращают свет в электричество: фотоны передают энергию электронам. Самые энергичные фотоны создают «горячие» электроны, способные дать больше тока, но они почти мгновенно теряют избыток энергии в виде тепла — это и мешает использовать её эффективно.
Исследователи выяснили, что необычное поведение материала объясняется совместным действием двух известных физике эффектов. Первый — фононное узкое горлышко: среда вокруг электронов быстро нагревается, и они начинают повторно поглощать тепло, дольше оставаясь «горячими».
Второй — эффект Бурштейна-Мосса. Остывающие электроны быстро занимают свободные нижние энергетические уровни, создавая своеобразную пробку и мешая остальным электронам отдавать энергию — как пассажиры, спешащие занять передние места в самолёте.
По отдельности оба эффекта были известны и раньше, но именно их сочетание с нужными электронными, фононными и химическими свойствами материала при интенсивном освещении даёт сверхдолгое охлаждение «горячих» электронов.
Если подход удастся применить в солнечных элементах, он позволит повысить эффективность преобразования солнечного света и выйти за пределы давно установленного теоретического барьера в 33%. Исследование опубликовано в журнале ACS Energy Letters, о нём сообщил TechRadar.