Исследователи университета Aalto в сотрудничестве с политехническим университетом Catalunya побили свой предыдущий рекорд эффективности почти на 4 процента.

Вводные данные простым языком, которые без бутылки не разберешь:

Наноструктурированная кремниевая ячейка: кремний бомбится ионами для достижения игольчатой поверхности. Получается что-то вроде черного ёжика. Очень чёрного, потому как свет почти не отражается от такой поверхности.
Поверхностная рекомбинация: фотон (свет) попадает на кремний и высвобождает электрон, который и способствует получению энергии, но иногда электрон просто пытается слиться с кремнием с выделением энергии вникуда.



Исследователи смогли добиться КПД солнечной ячейки на наноструктурированом кремнии в 22.1%. Это почти на четыре процента больше, чем их предыдущий рекорд. Добились они этого путем интегрирования металлических контактов на ячейки и применением тонкой пленки с помощью Atomic Layer Deposition.

Такой метод позволяет уйти от поверхностной рекомбинации , которая является узким местом наноструктурированных солнечных элементов.

Когда фотон попадает в атом кремния внутри солнечной ячейки, избыточная энергия освобождает электрон, который в дальнейшем используется для выработки электроэнергии. Иногда, однако, электрон просто рекомбинирует с атомом кремния, пытаясь эффективно тратить энергию, предоставленную фотоном. Рекомбинация пропорциональна площади поверхности кремния и иглам на его поверхности. Область темного кремния повышает КПД поверхности, но при этом почти половина из освобожденных электронов теряется.

Рекомбинация — исчезновение пары свободных носителей противоположного заряда в среде с выделением энергии.
В полупроводниках возможны следующие варианты рекомбинации:
межзонная — непосредственный переход электронов в валентную зону, существенна в собственных полупроводниках и полупроводниках с узкой запрещённой зоной с минимальным количеством дефектов;
через промежуточные уровни в запрещённой зоне, существенна в примесных полупроводниках.
В образцах с больши́м значением поверхности на единицу объёма значительно возрастает роль рекомбинации на поверхностных состояниях (поверхностной рекомбинации).

Вся эта затея хорошо влияет на выработку энергии на севере, где солнечные лучи падают под очень низким углом. "Наноиголки", назовем их так, повышают площадь поверхности, которая получает свет под разными углами.

На сегодня исследователям удалось сделать тестовую поверхность размером 9 квадратных сантиметров. Они считают это хорошим началом для дальнейшего развития и внедрения в производтсво.