Странно, но факт: солнечные панели смогут давать больше энергии, если покрыть их трещинами
Исследование открывает новые возможности для настройки квантовых взаимодействий в материалах, что может улучшить солнечные элементы, светодиоды и другие оптоэлектронные устройства за счет управления движением энергии на микроскопическом уровне.
Ученые из Университета Райса нашли способ, как заставить два фонона в тонких пленках галогенида свинца-перовскита взаимодействовать со светом настолько сильно, чтобы образовывались совершенно новые гибридные состояния вещества, пишет Nature Communications.
Исследователи использовали щели размером 1 нанометр в тонком слое золота. Такие трещины в тысячу раз тоньше листа пищевой пленки. Они действовали как крошечные металлические ловушки для света, настраивая его на частоту фононов. Это взаимодействие называется "сверхсильной связью". При комнатной температуре в тонкой пленке перовскита два фонона входили в режим сверхсильной связи с одним искусственно созданным терагерцовым резонансом.
Точная настройка света
Команда изготовила щели семи различных размеров. Более длинные захватывали низкочастотный свет, а более короткие — высокочастотный. Идея заключалась в том, чтобы согласовать частоту света с колебаниями материала перовскита. После этого поверх массивов щелей нанесли тонкие пленки перовскита.
Проектирование геометрии щелей позволило формировать взаимодействие света с фононами перовскита без использования мощных лазерных импульсов или объемных кристаллов. В результате появились три различных гибридных квантовых состояния, известных как фонон-поляритоны, — новые сочетания колебаний и света. Коэффициент связи достигал примерно 30% от частоты фонона при комнатной температуре.
Управление потоком энергии
Новый метод позволяет ученым управлять переносом энергии в оптоэлектронных материалах щадящим способом, не нанося вреда устройствам. В отличие от предыдущих подходов, он не требует экстремальных условий или мощных лазеров.
Этот способ воздействия на процессы, важные для сбора и испускания света, потенциально повысит производительность и снизит потери энергии, отметили ученые.
Исследователям удалось обнаружить совершенно новое поведение фононов без экстремальных условий, просто тщательно спроектировав наномасштабную среду.
Ранее мы писали о том, в чем состоит главная опасность солнечных панелей, о которой все молчат. Солнечные панели считаются безопасной и экологичной технологией. Но недавние случаи пожаров в Великобритании доказывают, что при неправильной установке и обслуживании они представляют угрозу. Эксперты рассказали, как защитить дом.