Эффективные солнечные батареи нового поколения на основе сверхтонкой полимерной пленки
Ученые из Стенфордского университета узнали, что сверхтонкая пленка органического полимера может поглощать больше энергии солнечного света. Это указывает, что имеется возможность создания солнечных панелей с эффективностью, о которой ранее не приходилось и грезить. Все дело в том, что свет в материалах толщиной около нанометра ведет себя не так, как в толстых кремниевых панелях.
Испытания стенфордских инженеров говорят о том, что свет «рикошетит» в сверхтонкой полимерной пленки совсем не так, как в более толстой. При верном подборе толщины разных слоев, возможно создать солнечную панель, которая будет поглощать в 10 раза больше энергии, чем предвещают теоретические расчеты.
Рис. 1. Зеленый и розовый слой – это структура, переотражающая как возможно больше солнечных лучей на органическую сверхтонкую пленку (красный цвет), которая захватывает свет и генерирует электричество.
Ключ к этому лежит в создании условий, при которых солнечный свет останется в панели достаточно продолжительно. Ученые сравнивают это с хомяком, крутящим генератор: если вы желаете взять больше энергии, необходимо, дабы хомяк бежал как возможно продолжительнее и не удирал из колеса.
В современных кремниевых пластинах «хомяка» заставляют бегать продолжительнее посредством шероховатой поверхности, т.е. заставляют фотоны переотражаться в пластины как возможно продолжительнее. Но все усилия по увеличению эффективности кремниевых панелей упираются в ряд труднопреодолимых технологических барьеров, каковые без шуток отражаются на стоимости солнечной энергии.
Сосредоточившись на наноуровне, ученые поняли, что чтобы повысить эффективность солнечной энергетики требуется больше внимание выделить свету, как волне, а не потоку частиц. Видимый свет имеет длину волны от 400 до 700 нм, и по окончании применения материалов меньших размеров произошло задержать свет на более долгое время, увеличив поглощение энергии в макромасштабе. Новая солнечная панель является сэндвичем «» из трех слоев, между которыми находится ультратонкая пленка.
Два верхних слоя собирают и направляют свет в сверхтонкую пленку, где солнечные лучи задерживаются для переработки в электричество, нижний слой есть зеркалом. Варьируя параметры разных слоев, исследователи смогли достигнуть 12-кратного повышения количества поглощаемого света.
Американские ученые заявляют о громадных возможностях новой разработке: органический полимер недорог в производстве, и солнечные панели на его базе окажутся компактными и замечательными. Основное – подобрать верное, коммерчески удачное соотношение параметров.
По данным: