Этот материал генерирует в 1000 раз больше энергии — и он уже существует

Открытие, способное изменить индустрию солнечной энергетики. Учёные из Университета Мартина Лютера в Галле-Виттенберге представили новую методику, позволяющую получать в разы больше электроэнергии от света — с помощью слоистых кристаллов толщиной в доли микрона.

Как работает этот материал?

В центре разработки — титанат бария (BaTiO₃), который сам по себе может преобразовывать свет в электричество, но делает это не очень эффективно. Исследователи пошли дальше: они поместили этот материал между слоями титаната кальция и титаната стронция.

В результате получился "кристаллический сэндвич", генерирующий ток в 1000 раз сильнее, чем чистый титанат бария аналогичной толщины.

"Важно то, что сегнетоэлектрический материал чередуется с параэлектрическим материалом. Хотя параэлектрики обычно не разделяют электрические заряды, при определённых условиях они могут вести себя как сегнетоэлектрики", — объяснил руководитель проекта доктор Акаш Бхатнагар.

В чём секрет технологии?

Когда слои материалов накладываются друг на друга, их свойства начинают взаимодействовать — усиливается поглощение света, улучшается передача электрических зарядов, а структура становится гораздо более восприимчивой к воздействию фотонов.

"Взаимодействие между слоями кристаллической решётки, по-видимому, приводит к гораздо более высокой диэлектрической проницаемости — другими словами, электроны могут гораздо легче перемещаться благодаря возбуждению световыми фотонами", — пояснил Бхатнагар.

Как создают такой материал?

Исследователи использовали мощный лазер, чтобы испарить кристаллы и нанести их слоями толщиной около 200 нанометров.

Всего структура насчитывает 500 слоёв. Даже при меньшем объёме активного компонента итоговый результат оказался значительно мощнее — и стабильнее: эффект сохранялся в течение полугода.

Почему это важно для будущего?

Такой "сэндвич" легче производить, он дешевле в обслуживании, не требует сложной упаковки и занимает меньше места, чем кремниевые панели. Особенно это актуально в городах, где каждый метр площади — на вес золота.

Хотя исследование ещё не завершено, уже сейчас ясно: сочетание умного дизайна и кристаллической инженерии может кардинально изменить подход к преобразованию света в энергию.

Уточнения

Наноструктура (англ. nanostructure) — совокупность наноразмерных объектов искусственного или естественного происхождения, свойства которой определяются не только размером структурных элементов, но и их взаимным расположением в пространстве.