Новые солнечные элементы на основе олова могут поднять их эффективность выше теоретического предела в 33 процента

Когда солнечный свет попадает на панель, фотоны приводят электроны в движение. Самые энергичные фотоны создают сверхзаряженные «горячие» электроны. Теоретически эти высоковольтные электростанции должны вырабатывать гораздо больше электроэнергии. На практике это лишь иллюзия. За доли триллионной доли секунды эти высокоэнергетические частицы быстро остывают, отдавая свою дополнительную энергию в виде отработанного тепла, так и не покинув солнечную батарею.

«Это означает, что энергия теряется до того, как горячий электрон покидает материал солнечного элемента», — говорит Ян Антон Костер, профессор физики новых полупроводников и устройств в Гронингенском университете.

Используя специализированный материал для солнечных батарей — перовскит на основе олова, — исследователи совершили то, что многие считали невозможным: она замедлили потерю тепла в 1000 раз. Внезапно дополнительная энергия задержалась на наносекунды, а не исчезла за пикосекунды.

Скептики сразу же усомнились в результатах. Даже сами исследователи подвергли сомнению свои данные. «Мы даже сами начали сомневаться в результатах измерений», — признаются они.

Они создали цифровую модель, позволяющую заглянуть за квантовые слои. И обнаружили удивительный механизм двойного действия.

Когда электроны высвобождают тепло, окружающая среда нагревается так быстро, что электроны в итоге поглощают собственную потерянную тепловую энергию. Во-вторых, «эффект Берштейна — Мосса» приводит к «пробке» в атомах. Поскольку в состояниях с более низкой энергией уже много возбужденных электронов, путь вниз блокируется.