Солнечные батареи: чем тоньше, тем мощнее

Ученые из Стенфордского университета выяснили, что сверхтонкая пленка органического полимера может поглощать больше энергии солнечного света. Это означает, что есть возможность создания солнечных панелей...

Ученые из Стенфордского университета выяснили, что сверхтонкая пленка органического полимера может поглощать больше энергии солнечного света. Это означает, что есть возможность создания солнечных панелей с эффективностью, о которой ранее не приходилось и мечтать. Все дело в том, что свет в материалах толщиной около нанометра ведет себя не так, как в толстых кремниевых панелях.

Опыты стенфордских инженеров показывают, что свет "рикошетит" внутри сверхтонкой полимерной пленки совсем не так, как в более толстой. При правильном подборе толщины различных слоев, можно создать солнечную панель, которая будет поглощать в 10 раз больше энергии, чем предсказывают теоретические расчеты.

Зеленый и розовый слой - это структура, переотражающая как можно 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 внутри панели достаточно долго. Ученые сравнивают это с хомяком, крутящим генератор: если вы хотите получить больше энергии, нужно, чтобы хомяк бежал как можно дольше и не убегал из колеса.

В современных кремниевых пластинах "хомяка" заставляют бегать подольше с помощью шероховатой поверхности, т.е. заставляют фотоны переотражаться внутри пластины как можно дольше. Однако все усилия по повышению эффективности кремниевых панелей упираются в ряд труднопреодолимых технологических барьеров, которые серьезно отражаются на стоимости солнечной энергии.

Сосредоточившись на наноуровне, ученые обнаружили, что для повышения эффективности солнечной энергетики требуется больше внимание уделить свету, как волне, а не потоку частиц. Видимый свет имеет длину волны от 400 до 700 нм, и после применения материалов меньших размеров стало возможным задержать свет на более длительное время, увеличив поглощение энергии в макромасштабе. Новая солнечная панель представляет собой "сэндвич" 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 является зеркалом. Варьируя параметры различных слоев, исследователи смогли достичь 12-кратного увеличения количества поглощаемого света.

Американские ученые заявляют о больших перспективах новой технологии: органический полимер дешев в производстве, и солнечные панели на его базе получатся компактными и мощными. Главное - подобрать правильное, коммерчески выгодное соотношение параметров.