В Стэнфордском университете изготовлен тончайший поглотитель видимого света на основе наночастиц золота. Как считают ученые, использование подобных наноструктур позволит существенно снизить стоимость и повысить эффективность солнечных элементов.

Каждая из этих четырех пластин содержит рекордно тонкий светопоглощающий слой.
На поперечном сечении светопоглощающего слоя видны три золотые наноточки размером около 14x17 нм, покрытые слоем сульфида олова.     
Каждая пластина содержит около 520 млрд золотых наноточек на квадратный дюйм.     

Экспериментальные образцы представляют собой тонкие пластины, на которые методом блок-сополимерной литографии нанесен слой из золотых наночастиц высотой 14 нм и диаметром 17 нм, поверх которого атомно-слоевым осаждением сформировано тонкопленочное покрытие. Варьируя толщину покрытия, влияющую на резонансную частоту поглощения света золотыми наноточками, ученые добились поглощения 99% красно-оранжевого света с длиной волны около 600 нм.

Светопоглощающий слой оказался рекордно тонким: объем золотых наноточек эквивалентен слою золота толщиной всего 1,6 нм — в 1000 раз меньше толщины тонкопленочных поглотителей, используемых в серийно выпускаемых солнечных элементах и в 3 раза тоньше поглотителя, которому принадлежал предыдущий рекорд.

Следующая задача, которую ставят перед собой ученые, ­- продемонстрировать возможность использования своей технологии для изготовления солнечных батарей. Для этого необходимо добиться того, чтобы свет поглощался в слое полупроводника. Материалы полупроводниковых покрытий, с которыми проводятся эксперименты, — сульфид олова, оксид цинка и оксид алюминия — сами по себе не поглощают свет, но, как заявляют исследователи, для данной наноструктуры теория предсказывает возможность сместить зону поглощения света из металлических наноточек в слой полупроводника.

Конечная цель исследований — разработка улучшенных солнечных батарей и устройств синтеза топлива, использующих для поглощения солнечного света минимально возможное количество материала. Это не только уменьшит затраты на материал, но и повысит эффективность изделий, так как носители заряда в них будут производиться в непосредственной близости от места, где будут расходоваться для генерации тока или участия в химической реакции.

По сообщению Stanford University