Новости и события » Общество » Физики из России создали нанолинзы для солнечных батарей

Физики из России создали нанолинзы для солнечных батарей

Физики из России создали нанолинзы для солнечных батарей

Ученые из Университета ИТМО создали особое покрытие для солнечных батарей из стеклянных наносфер, похожих по форме на капли воды и повышающих их КПД примерно на 20%, говорится в статье, опубликованной в журнале Optica.

"Три года назад мы попробовали покрыть поверхность батареи микросферами. Они существенно улучшали поглощение, но, к сожалению, отражали довольно много света. Мы решили убрать верхнюю часть сферы и сделать своеобразную линзу, которая будет фокусировать свет в батарее. Пытаясь сделать ее, мы нашли более изящное решение. В итоге, конечная структура превзошла наши ожидания, основанные на теоретических расчетах",? рассказывает Михаил Омельянович из Университета ИТМО в Санкт-Петербурге.

Кремниевые солнечные батареи и многие их аналоги из других полупроводниковых материалов обладают достаточно низкой эффективностью - они преобразуют лишь небольшую долю энергии Солнца, около 7-15%, в электрический ток. Это, вкупе с высокой себестоимостью подобных генераторов электричества, является сегодня одной из главных проблем для их распространения в быту и промышленности.

В последние годы физики прикладывают огромные усилия для ликвидации этой проблем, создавая более эффективные полупроводниковые материалы, такие как перовскит, и различные покрытия, помогающие фотоэлементам поглощать примерно треть или почти половину энергии лучей Солнца. К примеру, год назад ученые смогли повысить КПД солнечных батарей почти в два раза, "скопировав" наночастицы, которыми покрыты крылья бабочек.

Группа российских и зарубежных физиков под руководством Омельяновича нашла еще один способ увеличения мощности и повышения эффективности работы солнечных батарей, изучая то, как ведут себя солнечные батареи из аморфного кремния, некристаллической разновидности этого полупроводника, покрытые разными наночастицами и микроструктурами.

В отличие от солнечных батарей из кристаллического кремния или перовскитов, фотоэлементы на базе аморфного кремния обладают достаточно низким КПД - не более 7%, но при этом их можно наносить тонким и фактически прозрачным слоем на любую поверхность, в том числе и стекла. По этой причине он достаточно долгое время считался главным кандидатом на роль основы большинства "бытовых" солнечных панелей, однако в последние годы его начали вытеснять более эффективные, хотя и более опасные для здоровья и экологии панели из полупроводниковых соединений металлов, селена и теллура.

После нескольких неудач ученые решили поменять структуру верхнего электрода фотоэлемента, погрузив в него множество микроскопических стеклянных сфер, которые, как рассчитывали ученые, должны были "захватывать" свет и удерживать его внутри батареи на протяжении достаточно долгого времени.

Первые скромные успехи обнадежили физиков, и через некоторое время они подобрали оптимальную форму нанонастиц - каплевидная линза, и размер - чуть меньше микрона. Нанося подобные структуры на электрод из алюминия и оксида цинка при помощи специальной остановки, способной контролировать толщину слоя на атомном уровне, Омельянович и его коллеги смогли повысить КПД солнечных батарей на 20%.

Как отмечает ученый, такой электрод со стеклянными вкраплениями можно использовать создания для тонких солнечных батарей не только на основе аморфного кремния, но и любых других материалов. Подобная "поатомная" печать, по словам физиков, уже используется во многих отраслях промышленности и ее внедрение не потребует больших затрат времени и средств, что, как они надеются, поможет ускорить внедрение их открытия в практику.


Украина заняла 17 место в мировом рейтинге по уровню...

Украина заняла 17 место в мировом рейтинге по уровню терроризма, ухудшив показатели прошлого года

В двадцатке стран по уровню влияния терроризма Украина оказалась вместе с Сомали, Индией, Турцией, Ливией, Египтом и Суданом. Рейтинг в этом году возглавил Ирак. Украина заняла 17 место в рейтинге стран по уровню терроризма The Global Terrorism подробнее ...

загрузка...

 

Вверх