Фотоэлектрод, который создали японские учёные, имеет толщину активного полупроводникового слоя всего 30 нм, но при этом преобразует солнечную энергию в 11 раз более эффективно, чем это позволяют предыдущие методы, что открывает новые горизонты для «чистой» энергетики.

В работе, о которой рассказывает публикация в Nature Nanotechnology, команда под руководством профессора университета Хоккайдо, Хироаки Мисавы (Hiroaki Misawa), заключила 30-нанометровую плёнку двуокиси титана между 100-нанометровым слоем золота с одной стороны и золотыми наночастицами с другой.

При облучении этой гетероструктуры со стороны наночастиц, золотая плёнка действовала как зеркало, и свет захватывался в заполненном полупроводником промежутке между двумя слоями золота. Это позволяло увеличить поглощение света наночастицами.

Сюрпризом для учёных стала степень достигаемого выигрыша: фотоэлектрод поглощал более 85 процентов падающего на него видимого света. Обычно золотые частицы поглощают свет определённой длины волны благодаря явлению локализованного плазмонного резонанса.

«Наш фотоэлектрод успешно создал новые условия, в которых плазмоны и видимый свет, пойманный в слое диоксида титана, интенсивно взаимодействуют. Это позволяет наночастицами золота поглощать свет в широком диапазоне длин волн, — пояснил профессор Мисава. — Эффективность преобразования световой энергии получается в 11 раз выше, чем без функции захвата света».