До недавнего времени улавливание света внутри периодически наноструктурированных солнечных элементов можно было проанализировать только с использованием косвенных методов, поскольку захваченный свет не виден снаружи солнечного элемента. Однако квантово-механический туннельный эффект света позволяет отслеживать его, если светопроводящий компонент подносится очень близко к поверхности клетки. Используя наконечник из стекловолокна, исследователи смогли измерить количество света, фактически захваченного солнечным элементом, с помощью метода, называемого оптической микроскопией ближнего поля.Захват света играет особенно важную роль в оптимизации тонкопленочных солнечных элементов.
Эти солнечные элементы проще в производстве и для них требуется меньше материала, чем для обычных кристаллических солнечных элементов, но они еще не так эффективны. Слой, в котором происходит преобразование энергии, имеет толщину всего около одной тысячной миллиметра. Следовательно, более длинные волны в инфракрасной области плохо поглощаются только тогда, когда клетка подвергается воздействию прямых солнечных лучей.Интерфейсные слои с периодическим наноразмерным рисунком позволяют лучше поглощать падающий свет.
Эти границы раздела пропускают падающий свет в тонкий слой кремния. Основываясь на новом экспериментальном подходе, ученые из Института исследований энергетики и климата в Forschungszentrum Julich показали, что существует прямая связь между природой наноструктуры, поглощением определенных длин волн света и, в частности, эффективностью солнечного элемента. . Подход, представленный в специализированном журнале Nano Letters (DOI: 10.1021 / nl503249n), также открывает ряд новых возможностей для исследования прикладных нанооптических компонентов.