Дивно, але факт: сонячні панелі зможуть давати більше енергії, якщо покрити їх тріщинами
Дослідження відкриває нові можливості для налаштування квантових взаємодій у матеріалах, що може поліпшити сонячні елементи, світлодіоди та інші оптоелектронні пристрої за рахунок управління рухом енергії на мікроскопічному рівні.
Науковці з Університету Райса знайшли спосіб, як змусити два фонони в тонких плівках галогеніду свинцю-перовскіту взаємодіяти зі світлом настільки сильно, щоб утворювалися абсолютно нові гібридні стани речовини, пише Nature Communications.
Дослідники використовували щілини розміром 1 нанометр у тонкому шарі золота. Такі тріщини в тисячу разів тонші за аркуш харчової плівки. Вони діяли як крихітні металеві пастки для світла, налаштовуючи його на частоту фононів. Ця взаємодія називається "надсильним зв'язком". За кімнатної температури в тонкій плівці перовскіту два фонони входили в режим надсильного зв'язку з одним штучно створеним терагерцовим резонансом.
Точне налаштування світла
Команда виготовила щілини семи різних розмірів. Довші захоплювали низькочастотне світло, а коротші — високочастотне. Ідея полягала в тому, щоб узгодити частоту світла з коливаннями матеріалу перовскіту. Після цього поверх масивів щілин нанесли тонкі плівки перовскіту.
Проєктування геометрії щілин дало змогу формувати взаємодію світла з фононами перовскіту без використання потужних лазерних імпульсів або об'ємних кристалів. У результаті з'явилися три різні гібридні квантові стани, відомі як фонон-поляритони, — нові поєднання коливань і світла. Коефіцієнт зв'язку сягав приблизно 30% від частоти фонона за кімнатної температури.
Управління потоком енергії
Новий метод дає змогу вченим керувати перенесенням енергії в оптоелектронних матеріалах щадним способом, не завдаючи шкоди пристроям. На відміну від попередніх підходів, він не вимагає екстремальних умов або потужних лазерів.
Цей спосіб впливу на процеси, важливі для збору і випускання світла, потенційно підвищить продуктивність і знизить втрати енергії, зазначили вчені.
Дослідникам вдалося виявити абсолютно нову поведінку фононів без екстремальних умов, просто ретельно спроектувавши наномасштабне середовище.
Раніше ми писали про те, в чому полягає головна небезпека сонячних панелей, про яку всі мовчать. Сонячні панелі вважаються безпечною та екологічною технологією. Але нещодавні випадки пожеж у Великій Британії доводять, що при неправильному встановленні та обслуговуванні вони становлять загрозу. Експерти розповіли, як захистити будинок.