Учёные Новосибирского государственного университета разработали инновационные антиотражающие покрытия, которые значительно повысят эффективность солнечных батарей и фотодетекторов. Разработка позволит улучшить процесс преобразования солнечной энергии в электрическую.
Исследовательская группа аналитического и технологического исследовательского центра "Высокие технологии и наноструктурируемые материалы" физического факультета НГУ (АТИЦ ФФ НГУ) создала антиотражающие покрытия на основе нанодисков германия внутри слоя оксида индий-олова. Эти покрытия обладают свойствами метаповерхностей, которые обеспечивают уникальные оптические характеристики. Метаповерхности, представляющие собой поверхностные слои материала с необычными свойствами, обычно создаются из наночастиц металлов или диэлектриков. Ключевым элементом разработанного покрытия является германий, отличающийся высоким показателем преломления.
Данное покрытие не только снижает отражение света, но и существенно изменяет направление световых лучей. Исследователи провели количественный анализ рассеяния света на таких покрытиях. Результаты показали, что около 10% падающего света распространяется вдоль поверхностных слоев подложки, а ещё 30-40% — под малыми углами к поверхности. Это в разы эффективнее традиционных антиотражающих покрытий, где свет практически не изменяет направление своего распространения. В таких покрытиях значительная часть света проходит сквозь них без поглощения. В отличие от них, разработанные покрытия, направляя свет вдоль поверхности, увеличивают вероятность его поглощения.
Исследователи отмечают, что увеличение количества свободных носителей тока при одинаковой дозе облучения повысит чувствительность фотодетекторов, а в солнечных элементах приведёт к большему накоплению электрического заряда на электродах. Кроме того, компактная структура разработанных покрытий, оставляющая значительную часть поверхности открытой, делает их перспективными для применения в фотохимии.
В настоящее время учёные проводят дальнейшие исследования, направленные на подтверждение практической эффективности новых антиотражающих покрытий в конкретных солнечных элементах и фотодетекторах.