По мнению многих исследователей, основой солнечных батарей будущего станут перовскиты. Эти гибридные материалы позволяют создавать недорогие и эффективные фотоэлементы. Однако чтобы батарея эффективно захватывала свет, толщина перовскитного слоя не должна превышать нескольких нанометров. Традиционный способ увеличить поглощение — использовать плазмонные наночастицы на основе металлов. Они позволяют лучше улавливать свет, но при этом сами поглощают энергию и нагреваются. Это может повредить батарею.

Ученые из Санкт-Петербургского национального исследовательского университета информационных технологий, механики и оптики (ИТМО) предложили альтернативное решение. Совместно с коллегами из СПбГУ, Италии и США они разработали способ внедрять в батареи наночастицы кремния.

В отличие от металлов, диэлектрические частицы кремния почти не поглощают свет, не нагреваются сами и не нагревают фотоэлемент. Благодаря химической инертности они не снижают стабильность батареи.

А за счет широкого резонансного спектра фотоэлементы с кремниевыми наночастицами могут захватывать свет с разной длиной волны.

Все эти свойства увеличили КПД батарей до 19% — рекордная величина для фотоэлементов такого типа.

Исследователи полагают, что более глубокое изучение взаимодействия наночастиц со светом позволит увеличить эффективность еще больше. Так, одна возможность для роста показателей — использование перовскитов более сложного состава и наночастиц иной формы.

Массовое развитие солнечных и ветровых электростанций может преобразить не только производство энергии, но и саму планету. Например — способно озеленить Сахару. Подобные установки активно влияют на циркуляцию воздуха и отражающую способность поверхности земли, что, согласно расчетам, может удвоить количество осадков в регионе. Проект может не только с лихвой удовлетворить потребности человечества в энергии, но и превратить самую знаменитую пустыню в плодородную местность.