Солнечные панели вырабатывают электричество путем преобразования фотонов света в электрический ток. Созданная учеными антенна увеличивает количество пойманных фотонов и преобразует их в энергию, направляемую в солнечную батарею.
Впервые учеными создано оптоволокно, состоящее из двух слоев с различными электрическими свойствами, в частности с разной шириной запрещенной энергетической зоны.
В любом материале электроны могут находиться на разных энергетических уровнях. При соударении фотона с поверхностью материала электрон переходит в возбужденное состояние, занимая более высокий энергетический уровень, особый для каждого материала. Взаимодействие возбужденного электрона и покинутой им дырки называется экситоном, а разница энергий электрона и дырки составляет ширину запрещенной зоны.
Ширина запрещенной зоны нанотрубок внутреннего слоя меньше запрещенной зоны нанотрубок внешнего слоя. Это важный момент, поскольку предполагается, что экситоны перемещаются из областей с высокой энергией в области с более низкой энергией. В таком случае экситоны с внешнего слоя перемещаются во внутренний, где они находятся в низшем энергетическом состоянии.
Следовательно, при ударе световой волны все экситоны перемещаются в центр волокна, где происходит их накопление. Ученые пока не построили фотоэлектрическое устройство, которое использует эту антенну, но планируют этим заняться. В таком устройстве антенна должна будет концентрировать фотоны, перед тем как фотоэлектрический элемент преобразует их в электрический ток. Этого можно достичь, если антенна будет располагаться вокруг ядра из полупроводникового материала.
Первоисточник: приложение к журналу «Российские нанотехнологии» – «В мире нано» № 6 2010 год.
nanojournal.ru
