Жидкие солнечные батареи обеспечат человечество энергией будущего

Каждую минуту солнце дает Земле столько энергии, сколько все человечество потребляет за год. К сожалению, ученым до сих пор не удавалось найти достаточно дешевый и эффективный способ превращения солнечной... Каждую минуту солнце дает Земле столько энергии, сколько все человечество потребляет за год. К сожалению, ученым до сих пор не удавалось найти достаточно дешевый и эффективный способ превращения солнечной энергии в электрическую. Большая часть солнечных батарей сделана из кремния и требует, как и компьютерные чипы, трудоемких производственных процессов - дорогостоящих вакуумных комнат, например.

Именно из-за этого солнечная энергия стоит в 3-4 раза дороже, чем энергия, получаемая от традиционных источников. Однако сейчас у ученых появилась надежда на то, что в скором времени солнечная энергия будет использоваться существенно эффективнее при сравнительно небольших затратах: успехи в нанотехнологиях подталкивают индустрию к производству дешевых гибких и подвижных (!) солнечных батарей, которые можно будет разбрызгивать на стены и крыши домов или печатать на бумаге и материалах для одежды.

Солнечная батарея делается из специальной полупроводниковой пленки, зажатой между двумя электродами. Свет, попадающий на пленку сообщает материалу пленки достаточно энергии для того, чтобы электроны пришли в движение и покинули свои позиции, оставляя "дырки". Электрическое поле между электродами обеспечивает оттягивание отрицательно заряженных электронов и положительно заряженных дырок соответственно к катоду и аноду. Это достаточно простой процесс, используемый в обычных солнечных батареях, выполненных из неорганических кремниевых полупроводников.

В органических материалах сила, которая удерживает электрон на месте (связывает с дыркой) примерно в 100 раз сильнее. Кроме того, в таких материалах имеются структурные особенности, образующие препятствия для передвижения электронов. Ещё один недостаток органических материалов - они поглощают меньше волн из солнечного спектра. Таким образом, солнечные батареи, произведенные из органических соединений, обладают эффективностью в 2,5% против 10% для обычных кремниевых батарей и 30% для наиболее продвинутых моделей. Но при этом у полимеров есть одно существенное примущество: они могут быть произведены с гораздо меньшими затратами, чем кремний - они не требуют особых условий, производятся при комнатной температуре, и могут быть "распечатаны" на бумаге или материи при помощи устройства, аналогичного струйному принтеру.

Группа ученых из Калифорнийского Университета разработала солнечные батареи, комбинирующие органические и неорганические материалы: кремниевые нановолокна, диаметром в 7 нанометров (миллиардные части метра, в 10 000 раз тоньше человеческого волоса) и длиной в 60 нанометров, были встроены в полимерную пленку. Таким образом было достигнуто сокращение количества используемых дорогостоящих неорганических материалов, при этом за счет квантового эффекта наблюдался феномен удвоения поглощаемой из солнечного спектра энергии. Все это в комбинации с гибкостью полимеров позволило создать материал для солнечных батарей совершенно нового уровня.

Однако, для того, чтобы эта разработка стала коммерчески выгодной, необходимо увеличение производительность в 2-3 раза. Калифонийские ученые уверены, что смогут достугнуть нужного уровня эффективности батарей и начать их серийное производство. И возможно, уже в ближашем будущем процесс загорания обретет совершенно новое значение.

Источник:
по материалам сайта The Economist.