Эксперты улучшили КПД солнечных панелей: при чём тут молекулярная вибрация

Фото из открытых источников

Физиками Кембриджского университета обнаружен механизм сверхбыстрого перемещения электронов. Они выяснили, что молекулярная вибрация действует подобно мощной катапульте: запускает заряды на скоростях, долгое время считавшихся физически невозможными. Результаты экспериментов авторы работы опубликовали в журнале Nature Communications.

Новое исследование заставило усомниться в устоявшихся правилах создания солнечных панелей. Раньше в научном сообществе принято было считать, что для быстрого разделения зарядов нужны большие траты энергии и мощная связь между материалами. Новая работа показала, что электроны способны перемещаться молниеносно даже в системах, что искусственно ослаблены.

Лабораторный эксперимент позволил ученым зафиксировать перенос заряда всего за 18 фемтосекунд (одна квадриллионная доля секунды). Процесс осуществили в специально созданной системе из полимера. В согласии с классическими теориями, она должна была функционировать медленно. Но случайного и долгого блуждания электрона не получилось: он перемахнул через границу материалов крайне быстрым рывком.

Учёные раскрыли секрет аномальной скорости: он кроется в молекулярных вибрациях. В процессе поглощения света полимер активно вибрирует на высоких частотах. Данные движения выталкивают электрон вперед.

Когда цель достигнута, заряд запускает новую вибрацию, чем и порождает появление потока электронов. Открытие, надеются учёные, в ближайшем будущем поможет созданию принципиально новых, высокоэффективных солнечных элементов и устройств для синтеза экологичного водородного топлива.