Солнечные элементы из углерода

Исследователи из Стэндфордского университета разработали экспериментальные солнечные ячейки, которые полностью состоят из углерода. Они считают, что созданные на основе их элементов солнечные батареи станут более дешевой, но не менее эффективной альтернативой уже существующим, изготавливаемым из дорогих полупроводников. У углеродной технологии есть и существенное преимущество перед традиционными методами. С ее помощью солнечные элементы можно создавать практически на любом материале, тем самым еще больше унифицируя новые батареи и избавляясь от излишних издержек, которые неизбежно присутствуют при создании элементов с использованием традиционной подложки.

Исследователи также отказались и от использования дорогих проводников: серебра и оксида индия с оловом (ITO). Стэндфордские ученые использовали графен и однослойные углеродные нанотрубки. Эти материалы могут похвастаться не только прекрасной электропроводностью, но эффективным светопоглощением. В качестве активного слоя солнечного элемента американскими учеными были использованы те же нанотрубки и так называемые «фуллерены» - материалы, в вершинах кристаллической решетки которых находятся атомы углерода.

Хотя энергетическая эффективность новых солнечных элементов и не высока, разработчики уверены, что уже в скором времени смогут значительно ее улучшить. Пока проблема заключается в том, что углеродные наноматериалы в основном поглощают свет в ближней инфракрасной области. На данный момент исследователи, экспериментируя с составом активного материала, пытаются увеличить ширину поглощаемого спектра вплоть до видимого света.

Многие производители пытаются повысить эффективность солнечных батарей. Разработки ведутся как в области поиска новых компонентов, например суперапоглощающих материалов, так и в области изменения конструкции элемнтов – самая эффективная солнечная панель. Стэндфордские исследователи сделали в первую очередь ставку на дешевизну технологии, а затем уже собираются наращивать эффективность солнечных элементов.

Несмотря на малую энергетическую эффективность активного углеродного материала, у него есть и очень существенное преимущество. Дело в том, что стабильность электрических и светопоглощающих характеристик сохраняется вплоть до температуры в 593 °C. Поэтому углеродные солнечные батареи можно использовать в очень экстремальных условиях, например в открытом космосе.