Прозрачные покрытия следующего поколения могли бы улучшить эффективность солнечных фотоэлектрических ячеек.

Эффективность фотоэлектрических элементов, возможно, скоро получит мощный импульс, благодаря следующему поколению прозрачных покрытий изготовленных из наноматериалов, способных сокращать количество света, отраженного от поверхности солнечного элемента.

Материалы, которые могут похвастаться "настраиваемым" коэффициентом рефракции, были разработаны в течение последних нескольких лет, и они показывают огромный потенциал для фотоэлектрических приложений. Профессор E. Fred Schubert факультета электрической, компьютерной и системной инженерии Rensselaer Polytechnic Institute, изучает способы использования этой вновь обретенной управляемости и представит свои выводы на предстоящем AVS 59-ом Международном симпозиуме и выставке, который будет проходить 28 октября - 2 ноября, в городе Тампа, штат Флорида

Коэффициентом рефракции – свойство материала, которое изменяет скорость света, и вычисляется как отношение скорости света в вакууме к скорости света через материал. Среди наиболее фундаментальных свойств оптических материалов, показатель преломления (коэффициентом рефракции) определяет важные оптические характеристики, такие как отражение Френеля, брэгговское отражений, преломление Снелла, дифракции и фазовой и групповой скорости света.

Воздух и другие газы имеют показатель преломления очень близкий к 1,0, но, к сожалению, не являются жизнеспособными для тонкопленочных оптоэлектронных приложений. Среди прозрачных плотных материалов, пригодных для использования в тонкопленочных оптоэлектронных приложениях, фторид магния (MgF₂) имеет самый низкий показатель преломления (n=1,39).

На самом деле, на протяжении многих лет диапазон между 1,0 и 1,39 оставались неисследованными. Но с появлением настраиваемого коэффициента рефракции материалов, все меняется. Исследования Шуберта основаны на изготовлении прозрачных тонкопленочных материалов, показателем преломления которых можно управлять.

" Было продемонстрированы оптические тонкопленочные материалы с показателем преломления 1,05. Настраиваемый показатель преломления материалов основывается на «нанопористом диоксиде кремния (SiO₂), оксиде индия-олова (ITO) и диоксиде титана (TiO₂), мы можем точно контролировать пористость с помощью косоугольного осаждения – техника, в которой подложка располагается не перпендикулярно к углу падения по отношению к источнику осаждения", говорит Шуберт.

Шуберт и его коллеги использовали эти материалы, чтобы спроектировать и изготовить четыре слоя антибликового покрытия. "Процесс изготовления этого покрытия является аддитивным и чисто физическим, так что эта техника полностью совместима с современными процессами производства солнечных батарей", отмечает он.