Так называемый «черный кремний», относительно новый материал, может поглощать почти весь спектр солнечного света, включая инфракрасные лучи. А недавно исследователям из института Фраунгофера в Германии удалось удвоить эффективность черных кремниевых солнечных элементов.

Кроме того, ученые работают над возможностью объединить обычный солнечный элемент, который может захватывать только три четверти видимого спектра, с черным кремнием для создания супер- эффективного элемента, который будет на все 100 процентов использовать потенциал солнечных лучей.

Как известно, материал «черный кремний» образуется при облучении обычного кремния лазером в сернокислой среде. При этом кремний интегрирует молекулы серы, и материал приобретает характерный черный цвет. Изменяя форму лазерных лучей, исследователи смогли преодолеть одну из самых распространенных проблем работы с кремнием.

В стандартном кремнии инфракрасная составляющая спектра не обладает достаточной энергией для возбуждения электронов в зоне проводимости, что необходимо для выработки электроэнергии. С включением молекул серы, в атомной решетке кремния формируется средний уровень, который и необходим для того, чтобы электроны перешли в зону проводимости. Однако, при движении электронов в обратном направлении (от зоны проводимости) энергия теряется.

«Для того, чтобы максимально увеличить количество электронов, которые могут подниматься в зону проводимости и при этом свести к минимуму число электронов, которые возвращаются обратно, мы использовали лазерные импульсы», – рассказывает д-р Штефан Контерманн, один из исследователей, участвующих в проекте.

В настоящее время опытные образцы улучшенных черных кремниевых элементов уже находятся в производстве, а исследователи уже работают над созданием нового элемента, который представляет собой гибрид двух типов солнечных батарей. По их мнению, замена черного покрытия стандартной солнечной панели слоем черного кремния позволит увеличить эффективность, по крайней мере, на один процент.

Институт Фраунгофера также разрабатывает лазерные системы для массового производства новых солнечных элементов. Эти системы производители смогут просто добавить в технологические комплексы для того, чтобы изготавливать черный кремний непосредственно на месте.