Исследователи обнаружили, что запрещенная зона в нитриде индия составляет всего лишь треть значения, которое считалось общепринятым. Новое открытие может привести к появлению значительно более эффективных солнечных батарей, чем ныне существующие.

Ученые из национальной лаборатории Лоуренс-Беркли, Корнуэльского университета и университета Рицумейкан обнаружили, что в нитриде индия один из ключевых параметров полупроводника - ширина запрещенной зоны - составляет не 2,0 эВ (это значение считалось общепринятым ранее), а только лишь 0,7 эВ. Данное открытие имеет очень важное значение для промышленности, поскольку именно ширина запрещенной зоны является тем параметром, который фундаментально ограничивает эффективность солнечных батарей. Чрезвычайно трудно подобрать полупроводниковый материал, позволяющий преобразовать в электрический ток весь широкий спектр солнечного излучения. Излучение с энергией, меньшей ширины запрещенной зоны, не поглощается вообще, а с большей - поглощается не полностью, так что избыточная энергия выделяется в виде тепла.

Более высокой эффективности солнечных батарей удается достичь, используя многослойные структуры из различных полупроводниковых материалов. При этом материалы с относительно большей шириной запрещенной зоны преобразуют в ток излучение с большей энергией, в то время как фотоны с меньшей энергией попадают в материал с меньшей шириной запрещенной зоны. Максимальная эффективность подобных структур, достигнутая в настоящее время, составляет 30%, в то время как теоретический предел эффективности составляет 70%. Достичь его не удается в связи с тем, что различные полупроводники, используемые при создании многослойных структур, из-за несовместимости друг с другом разрушают оптические свойства всей системы.

Группа под руководством Владека Валукиевича (Wladek Walukiewicz) исследовала свойства как чистого нитрида индия, так и широкого спектра сплавов на основе индия, галлия и азота. Обнаружилось, что ширина запрещенной зоны в них варьируется от 0,7 до 6,2 эВ. Это позволит использовать их для конверсии солнечного излучения во всем диапазоне от близкого инфракрасного излучения до ультрафиолета.