Ученые из Оксфордского университета совместно с китайскими коллегами обнаружили полупроводник, способный решить проблему баланса между поглощением света и скоростью рекомбинации зарядов в солнечных элементах. Исследование проводилось на основе сульфида висмута (Bi2S3).
Для экспериментов исследователи изготовили пленки Bi2S3 толщиной 150 нм методом термического испарения с последующим отжигом при 250 °C в течение 30 минут в среде азота. Динамику зарядов изучали с помощью сверхбыстрой терагерцовой спектроскопии при температурах от 4 до 295 К. Выяснилось, что при охлаждении рекомбинация электронов и дырок в материале замедляется.
Эффект объясняется особым расположением энергетических уровней с разницей в 40 мэВ. Это позволяет зарядам дольше сохраняться в материале. Расчеты показывают, что скорость рекомбинации в сульфиде висмута может быть примерно на 75 % ниже, чем у стандартных полупроводников, используемых в солнечных панелях.
Авторы работы полагают, что выявленные свойства сульфида висмута помогут в поиске новых перспективных соединений через базы данных. Открытие задает набор критериев для отбора материалов, которые могут обеспечить более эффективное преобразование солнечного света в электрическую энергию.
