Супер-поглощающий материал для солнечных батарей

И снова о солнечных элементах. Их высокая популярность в мире разработки различных новых материалов и структур объясняется тем, что – это один из самых перспективных на сегодняшний день источников электроэнергии среди альтернативных источников энергии. Новый материал с наноструктурой в виде узоров способен поглощать очень широкий спектр света, делая возможным производство более эффективных тонкопленочных солнечных элементов.

Принцып работы солнечной батареи основан на поглощении ее элементами солнечной энергии и эффективном преобразовании ее в электрический ток. Обычные солнечные элементы имеют толщину более сотни микрометров. В последнее время ученые и инженеры пытаются «утоньшить» элементы до уровня сотни нанометров, то есть на порядок меньше. Их цель – значительно снизить себестоимость производства солнечных батарей путем снижение стоимости самих панелей и более дешевого технологического процесса их производства. Но с уменьшением толщины, катастрофически уменьшается и производительность элементов. Профессор Гарри Атватэр из Калифорнийского технологического института придумал способ структурирования материалов на наноуровне. Эта технология позволяет создавать супер-абсорбирующие материалы с высокой поглощающей способностью.

Так сказать, «дизайн» материала разработан так, что поглощение света происходит при помощи оптического резонанса. Процесс подобен приему радиоволн антенной. Ее размеры, форма разрабатываются так, чтобы она максимально принимала радиоволны ограниченного частотного диапазона. Также рассчитывается и структура материала, но на уровне наноразмеров. Если точно подобрать форму ячеек в материале, то он будет способен поглощать свет видимого и инфракрасного диапазона, причем с очень большой эффективностью.

Гарри Атватэр вместе со своим коллегой продемонстрировали пленку, толщиной 260 нанометров. Она состоит из слоя серебра, тонкого слоя диоксида кремния и еще одного слоя серебра. Последний слой представляет собой решетку с вырезанными клиньями, размером в 40 нанометров. Эта пленка способна поглощать, а посредством преобразований превращать в электричество в среднем 70% света во всем видимом спектре.