Как получить дополнительную энергию от солнечных панелей за счет их сдавливания придумали британские ученые
Группа британских ученых из Уорикского университета придумала, как повысить КПД солнечных батарей за счет флексо-фотовольтаистического эффекта.
Они разработали батарею, в которой полупроводниковые кристаллы подвергаются сдавливанию при облучении светом. Сдавливание вызывает градиент механического напряжения, и возникает тот самый флексо-фотовольтаистический эффект.
Сейчас КПД солнечных батарей равняется примерно 34 процентам. Чтобы выйти на новые цифры эффективности, ученые предлагают различные способы. Например, используют горячие носители заряда. С фотовольтаикой тоже ставились эксперименты на примере пьезо- и сегнетоэлектриков, в которых не центральной симметрии в кристаллической структуре и при воздействии света на которые электроны начинали двигаться в разных направлениях. Электрон в таких материалах смещается по оси кристалла, затем попадает на другой валентный уровень и начинает поглощать свет, смещаясь дальше. В результате такого движения электронов материал поглощает свет сильнее и преодолевает ширину запрещенной зоны.
Физики из Уорика доказали, что таким образом можно повысить КПД не только в сегнетоэлектриках, но и в обычных полупроводниках из кремния. Для этого необходимо локально деформировать поверхность, используя эффект флексоэлектричества. В этом случае градиент механического напряжения приведет к поляризации материала. В проведенном эксперименте поверхность кристалла полупроводника деформировалась за счет иголки атомного силового микроскопа и устройства для микровдавливания. Было оказано воздействие в 15 микроньютонов, а область воздействия облучилась лазером с волнами длиной 405 нанометров.
Эксперимент проводился на нанокристаллах оксида титана, кремнии и титаните стронция. Деформированный участок освещали короткими лазерными импульсами. Во всех трёх материалах возникал гигантский фототок – до нескольких десятков пикоампер, а плотность тока возрастала с 1 до 15 микроньютонов. Одновременное возникновение аномального фотовольтаистического и флексоэлектрического эффектов физики назвали флексо-фотовольтаистическим эффектом. Авторы проекта уверены, что это явление можно использовать для производства солнечных панелей нового поколения.
