Ученые из Токийского университета обнаружили фотоэлектрический эффект в материалах, которые ранее не рассматривались в качестве основы для солнечных панелей. Оказалось, что если некоторые материалы сложены определенным образом, то на их стыках падающий свет возбуждает электроны, что вызывает протекание электрического тока. Открытие позволило взглянуть на фотоэффекты с нового и неожиданного ракурса, что может привести к появлению новых солнечных панелей.
Два двумерных материала в связке ведут себя не так, как каждый из них по отдельности. Источник изображения: Токийский университет
Исследователи изучали так называемые 2D-материалы, известным представителем которых является графен. Их внимание было обращено на черный фосфор (BP) и селенид вольфрама (WSe2). Каждый из этих материалов не проявляет фотоэлектрических свойств, сколько бы света на него не светило, но если один материал накладывается на другой особым образом, то под воздействием света в нем начинает течь электрический ток. Также такой "сэндвич" начинает проявлять поляризацию, которой нет в обоих материалах по отдельности
Самым важным в этом открытии было то, что полученный эффект отличается от фотоэлектрического эффекта, обычно встречающегося в известных солнечных элементах, и потенциально превосходит его. Таким образом, есть надежда на создание очень и очень эффективных солнечных элементов из материалов, не способных к фотоэффекту. По крайней мере, ученые нашли другой способ повысить эффективность солнечных батарей.
Следует сказать, что границы раздела нескольких двумерных материалов часто проявляют свойства, отличные от свойств отдельных кристаллов. Поэтому изучение свойств комбинаций таких материалов является сознательным выбором для исследования. Секрет открытия японских ученых заключается в том, что они подобрали ключ к правильному сочетанию материалов. Оказалось, что фотоэффект в случае суперпозиции черного фосфора на селенид вольфрама возникает только тогда, когда линии зеркальной симметрии кристаллических структур каждой из них совпадают заданным образом (черный фосфор имеет одну линию симметрии, а селенид вольфрама-три).
Лазерный луч вызывает электрический ток в материалах, которые ранее не демонстрировали фотоэффектов. Источник изображения: Токийский университет
"Самой большой проблемой для нас будет найти хорошую комбинацию 2D — материалов с более высокой эффективностью генерации энергии, а также изучить эффект изменения ориентации слоев", — сказал Тошия Идуэ, один из ведущих разработчиков исследования. Я надеюсь, что когда-нибудь это исследование сможет улучшить солнечные батареи."
