Исследователи из Университета Райса продемонстрировали эффективный новый получать энергию от солнечного света и преобразовывать его в чистый, возобновляемый источник электричества путем расщепления молекул воды.
Технология основана на конфигурации активированных светом золотых наночастиц, которые собирают солнечный свет и передают солнечную энергию сильно возбужденным электронам, которые ученые иногда называют «горячими электронами».
— Горячие электроны имеют потенциал запускать очень полезные химические реакции, но они распадаются очень быстро, — рассказала ведущий исследователь Изабель Томанн, доцент Университета Райса.
Например, большая часть потерь энергии в лучших современных фотоэлектрических солнечных панелях является результатом горячих электронов, которые охлаждаются почти мгновенно и тратят свою энергию впустую – испускают тепло. Захват этих высокоэнергетических электронов, прежде чем они успевают остыть, может позволить поставщикам солнечной энергии значительно увеличить эффективность солнечных панелей и снизить стоимость солнечной электроэнергии.
В светоактивных наночастицах свет захватывается и преобразуется в плазмоны — волны электронов, которые вытекают как жидкость через металлическую поверхность наночастиц. Плазмоны – это высокоэнергетическое состояние, которое длится недолго, но исследователи нашли захватывать плазмонную энергию и преобразовывать ее в тепло или свет.
Плазмонные наночастицы также являются одним из самых перспективных средств освоения мощности «горячих электронов».
— Во время использования горячих электронов мы измерили эффективность фототока и солнечные технологии расщепления воды были на одном уровне со значительно более сложными структурами, которые также используют более дорогие компоненты. Мы уверены, что сможем оптимизировать нашу систему, чтобы значительно улучшить предыдущие результаты, — говорят исследователи.