Наиболее четкое изображение обеспечивает людям совсем маленький участок глаза — центральная ямка (Fovea Centralis). В ней, посередине желтого пятна сетчатки, плотно расположены воронкообразные фоторецепторы-колбочки. Эта необычная структура натолкнула команду немецких ученых во главе с професоркою Зильке Крістіанзен (Silke Christiansen) из Центра им. Гельмхольца в Берлине на идею создания ее неорганической копии для использования в солнечных панелях.
Рабочая группа Института физики света им. Макса Планка (MLP) в Эрлангене под руководством Крістіанзен традиционным способом вытравил в слое кремния плотно расположены микроскопические воронки длиной 2 мкм и исследовала світлопоглинаючу и світлопровідну действие созданной структурированной поверхности. По сравнению со слоем кремния аналогичной толщины воронкообразная структура поглощает на 65% больше света, что значительно повышает производительность традиционных тонкослойных солнечных панелей на основе кремния.
«В этой работе мы продемонстрировали, что световые воронки поглощают значительно больше света, чем другие оптические архитектуры, которые проходили испытания в последнее время», — отмечают ученые.
До недавнего времени считалось, что наиболее эффективно поглощает свет своего рода ковер из столбчатых микрометровых нанодротин. В ходе эксперимента и модельных расчетов было определено, что уже незначительное отклонение от столбчатой формы воронки усиливает абсорбцию. Форма наноструктур влияет на концентрацию света: чем сильнее остроконечная воронка, тем больше концентрируется свет. Кроме того, инновационная поверхность способна значительно сэкономить материал, потому что поверхность из нанопроводов требует вдвое больше кремния, чем воронкообразная. Следовательно, это позволит выработать больше энергии при меньших затратах материала.
Как сообщает Центр им. Гельмхольца, результаты должны стать основой для дальнейших исследований. В планах ученых создание солнечных панелей в форме воронки. Результаты научной работы представлены в научном издании «Nature Scientific Reports».