Ученые с помощью вспышек света создают новые материалы для солнечной энергетики

Исследователи из Еврейского университета Иерусалима разработали метод управления атомной структурой полупроводников с помощью сверхкоротких световых импульсов.

Физики научились использовать мгновенные вспышки белого света длительностью в десятые доли миллисекунды для управляемого нагрева тонких пленок. Температура пленки из оксида висмута после вспышки мгновенно достигает почти 2000 градусов Цельсия, а стеклянная подложка, на которую нанесена пленка, не нагревается выше 100 градусов. Обычный нагрев в печи разрушил бы прозрачное токопроводящее стекло, применяемое в сенсорных экранах и солнечных батареях, поскольку оно не выдерживает температуру выше 600 градусов.

Технология фотонного импульсного нагрева со скоростью до 10 миллионов градусов в секунду переводит пленку в состояние идеальное для поглощения солнечного света, а быстрое охлаждение позволяет это состояние зафиксировать. Похожий принцип применяют кузнецы при закалке стали: металл раскаляют, а потом фиксируют в холодной воде. Работа опубликована в журнале Small Structures.

"Мы нагреваем и охлаждаем материал настолько быстро, что успеваем поймать кристаллическую структуру, которая в обычных условиях исчезает. Эта технология позволяет получить характеристики, недоступные при классическом нагреве", – отметил соавтор исследования доктор Ронен Готесман.

Изменение структуры меняет цвет материала с серого на ярко-желтый и расширяет спектр поглощаемого света. Такой материал генерирует в 10-50 раз больший фототок по сравнению с обычной "незакаленной" формой.

Авторы планируют применить новый подход к гибким пластиковым основам и другим полупроводникам для солнечной энергетики и электроники.