Инженерам из Массачусетского технологического университета удалось открыть, что если придать поверхности кремния в фотоэлементах форму обращенных пирамид, удастся уменьшить его расход вместе с увеличением доли поглощенного излучения.

Если создать углубления в кремнии, можно увеличить долю поглощаемого света, однако, при этом увеличивается также и площадь поверхности материала. При увеличении площади поверхности может повыситься вероятность, что возбужденные светом электроны не пойдут на создание электрического напряжения, а только рекомбинируют и будут поглощены. Именно потому авторы работы поставили перед собой задачу максимально увеличить поглощение света кремнием, одновременно минимально увеличивая площадь его поверхности. Сначала удалось провести математическое моделирование, а затем и проверить его результаты, создав для этого опытный образец подобной поверхности.

Оказалось, наибольшая эффективность получается при создании на поверхности кремния углублений в виде обращённых четырехгранных пирамид. В этом случае влощадь увеличится всего на 70 процентов, а толщину слоя кремния при той же доле поглощённого света возможно уменьшать в 30 раз. Создание данных микроструктур осуществляли традиционными методами фотолитографии, для чего не потребовалось вводить дополнительные технологические процессы.

По расчетам авторов, Энергетическая эффективность новых фотоэлементов, если верить расчётам авторов, может составить около 20 процентов, что чуть меньше 24 процентов самых лучших на сегодня солнечных панелей. С той разницей, что новые фотоэлементы будут значительно дешевле своих предшественников.



Другой группе учёных удалось создать рекордно тонкие солнечные батареи. При этом задачи добиться максимальной энергоэффективности, которая составила около четырех процентов, не стояло. Решалась задача радикально уменьшить вес изделий. Такие солнечные батареи смогут понадобиться при создании космических аппаратов и беспилотников.