Стоячее нановолокно обладает необычной способностью самостоятельно концентрировать солнечное излучение, получая куда больше света, чем должно, исходя из его площади. Это обнаружил Петер Крогстроп из Нанотехнологического центра Института Нильса Бора (Дания) вместе с коллегами и учёными из Федеральной политехнической школы Лозанны (Швейцария).

При исследовании свойств фотоэлемента на базе арсенида галлия, выращенного на кремниевой основе и выполненного в форме стоячего нановолокна, что в 10 тыс. раз тоньше волоска, при обычном солнечном освещении от группы таких волокон был получен ток, соответствующий 180 мА с одного квадратного сантиметра. Это показывает, что фактически каждое нановолокно получило свет, равный тому, что должен приходиться на 15 их суммарных сечений.

Очевидно, галлий-арсенидное волокно каким-то образом концентрирует свет (схема одиночного стоячего нановолокна на кремниевом субстрате – на снимке). Наиболее вероятным механизмом этой концентрации исследователи считают резонансный. Поскольку сечение волокна намного меньше длины волны видимого света, то, сталкиваясь с ним, световые волны входят в резонанс, и часть соседних с нановолокном волн в итоге попадают в него, а не на кремниевую подложку, которая это волокно окружает.

В своем отчёте об исследовании, опубликованном в журнале Nature Photonics, учёные отмечают, что таким образом предел Шокли — Квайссера для однополосного фотоэлемента, равный 33,7%, явно побит. Пока рано говорить о том, из какого именно материала получатся самые эффективные фотоэлементы на основе «леса» стоящих нановолокон (галлий-арсенид эффективнее, а кремний, если из него получатся нановолокна, может оказаться дешевле), но сам факт превышения долгое время считавшего непоколебимым предела заслуживает серьёзного внимания.

В будущем авторы работы намерены построить крупные образцы фотоэлементов этого типа и выяснить практически достижимую эффективность солнечных батарей на основе такого нанолеса, сообщает Compulenta.ru, ссылаясь на материалы Нанотехнологического центра Института Нильса Бора.