Широкоиспользуемые сегодня кремниевые солнечные элементы позволяют задействовать для получения электричества лишь часть солнечного спектра. Избыточная энергия «горячих электронов», генерируемые в результате поглощения высокоэнергетичных фотонов, успевает рассеяться в виде тепла до того, как электроны попадают во внешнюю цепь. Эти потери отчасти учитывались при определении теоретического предела эффективности солнечных батарей — предела Шокли-Квайссера (~30%).

В новой перспективной разновидности солнечных батарей на основе гибридных, органически-неорганических свинцово-галоидных перовскитов (HOIP) «горячие электроны» живут в 1000 и более раз дольше, чем в кремниевых.

Механизм защиты таких электронов в HOIP был объяснён командой исследователей, возглавляемой сотрудниками Колумбийского Университета (штат Нью-Йорк). Его понимание позволит конструировать устройства, превосходящие предел эффективности, установленный для кремниевых батарей.

Авторы открытия рассказали о нём в статье, опубликованной в журнале Science. Они обнаружили, что электроны в HOIP окружает защитная оболочка, которая делает их практически невидимыми для дефектов и других электронов и позволяет избежать потери энергии.

Механизм динамического экранированная учёные связывают с циркуляцией «жидкости» противоположно заряженных ионов в кристаллической структуре перовскита. Они установили, что эта защита также работает для электронов с избыточной энергией (больше, чем ширина запрещённой зоны полупроводника). Именно это обеспечивает аномально большое время жизни «горячих электронов» в HOIP, позволяющее им достигать электрода и вносить свой вклад в повышение эффективности преобразования солнечной энергии в электричество.