Китайские ученые создали наностержни нового поколения для солнечных батарей

Китайские ученые разработали новый способ выращивания наностержней из диоксида титана, при котором можно точно настраивать расстояние между стержнями, не изменяя их размер. Благодаря этому солнечные элементы становятся более эффективными: они лучше поглощают свет и надежнее передают электрический заряд.

Исследованием руководил профессор Минтай Ван из Хэфэйского института физических наук Китайской академии наук. Его команда нашла способ создавать структуры из наностержней TiO₂, где расстояние между ними можно менять по желанию, при этом их высота и диаметр остаются постоянными. Эту технологию ученые успешно применили в солнечных элементах нового поколения.

Наностержни из диоксида титана хорошо справляются с задачей поглощения света и передачи заряда, поэтому они часто применяются в солнечных панелях, фотокатализаторах и датчиках. Но раньше при их производстве было трудно настраивать плотность размещения стержней: изменение одного параметра, такого как диаметр затрагивало другие, что мешало добиться максимальной эффективности.

Затем они обеспечили условия, при которых из этих цепочек сформировались мелкие кристаллы анатаза — одной из форм диоксида титана. После этого они провели термическую обработку, в ходе которой анатаз преобразовался в рутил. Ученые использовали кристаллы рутила как «строительную основу», задавая направление и структуру роста наностержней. Благодаря этому они смогли точно регулировать плотность размещения стержней, не изменяя их размеры.

Созданные таким образом пленки (TiO₂-NA) были использованы в солнечных элементах на основе медь-индий-дисульфида (CuInS₂) и показали отличные результаты — эффективность достигла 10,44%. Чтобы объяснить, почему расстояние между стержнями так важно, китайские исследователи разработали модель, показывающую, как плотность влияет на поглощение света, разделение электрических зарядов и их движение внутри устройства.

Исследование наглядно продемонстрировало, как точное управление микроструктурой материалов позволяет улучшать характеристики солнечных батарей.

Узнавайте первыми главные энергетические новости и актуальную информацию о важных событиях дня в России и мире.

Подписывайтесь на наш Telegram-канал

"ГИС-Профи. Информационное сопровождение предприятий энергетической отрасли"