Новый материал удерживает «горячие электроны» в 25 000 раз дольше, предотвращая потери солнечной энергии

Исследователи из Национальной лаборатории Роки-Маунтинс представили передовую систему конвертации солнечной энергии, демонстрирующую значительно более высокий КПД по сравнению с традиционными фотоэлементами. Ключевое преимущество новинки заключается в способности кратно увеличивать время жизни «горячих электронов» — высокоэнергетических частиц, генерируемых при поглощении квантов света.

В классических солнечных батареях, как и в биологических системах фотосинтеза, значительная доля поглощенной энергии стремительно утрачивается, переходя в тепло. Предложенная методика позволяет удерживать энергию на протяжении 5 наносекунд, что превышает показатели стандартных кремниевых элементов в 25 000 раз.

Архитектура системы базируется на кремниевом нанокристалле, интегрированном с молекулярным катализатором посредством особого химического «мостика». Именно этот связующий компонент стал прорывом: он модифицирует динамику электронов, предотвращая мгновенное рассеивание энергии и делая её пригодной для выполнения полезной работы в химических процессах.

Ученые подчеркивают, что решающим фактором стала не просто комбинация материалов, а прецизионный выбор типа химической связи. Это позволило добиться эффективной делокализации «горячих электронов» между кремнием и катализатором, обеспечив их повышенную стабильность и долговечность.

В будущем данная технология может быть задействована для экологичного получения водорода, трансформации углекислого газа в ценное топливо и синтеза азотных удобрений. В случае успешного масштабирования разработка способна задать вектор развития для нового поколения фотовольтаики и «зеленой» химии.

Источник: iXBT