Разработан принципиально новый тип солнечных батарей
40% всей солнечной энергии, доходящей до
земной поверхности, состоит из ближнего ИК-излучения. Причём в облачные
дни этот процент ещё выше, ибо ИК-излучение почти не задерживается
облаками. Маленькая неувязка лишь в том, что наши солнечные батареи
вообще не способны работать с инфракрасным диапазоном. Зато он нагревает
их и роняет КПД иногда вдвое — к примеру, в солнечный полдень, когда
поток видимого света особенно велик и фотоэлементы теоретически могли бы
вырабатывать больше всего энергии.
Принципиально новые фотоэлементы, разработанные в Массачусетском
технологическом институте (США) и целиком состоящие из углерода,
способны радикально изменить ситуацию:
они как раз поглощают энергию инфракрасного излучения и превращают её в электрическую. При этом им не угрожает перегрев.
Рис. 1. Изображение, полученное при помощи атомно-силового микроскопа:
слой углеродных нанотрубок (отдельные различимы глазом) на сборочной
кремниевой подложке, с которой затем снимают готовый фотоэлемент (фото
Rishabh Jain et al.).
Новый фотоэлемент состоит из углеродных нанотрубок и фуллерена С60.
Это не первая попытка построить солнечные батареи вокруг углеродных
нанотрубок, но все предыдущие укладывали нанотрубки на полимерную
подложку, которая должна была задерживать их на месте и собирать
электроны. Проблема в том, что на воздухе под солнечным светом такие
полимерные подложки были не слишком стабильны:
фотохимические реакции разлагали пригодные для
использования в подложке полимеры. Можно защитить их специальными
покрытиями, но они будут задерживать часть солнечного света и удорожат
фотоэлементы в целом.
Пока эффективность новых фотоэлементов низка: как отмечают авторы
разработки, после производства углеродных слоёв они пришли к выводу, что
углеродные нанотрубки в них должны быть однослойными и одного типа. Тем
не менее опытные образцы фотоэлемента (из экспериментальных
соображений) получали разные виды нанотрубок, так что итоговый КПД пока
не превышает 0,1%. Исследователи, впрочем, уверяют, что он легко может
быть увеличен, и резко.
Полученные фотоэлементы очень легки и тонки (считанные
нанометры); теоретически на этой же основе можно создать многослойные
солнечные батареи, которые будут поглощать ближнее ИК-излучение
многоступенчато, добиваясь ещё большего КПД.
 Рис. 2. Фуллерен С60 и углеродные нанотрубки, единственные компоненты нового фотоэлемента (иллюстрация Википедии).
Важно и то, что фотоэлементы полностью прозрачны для видимого света, а
потому могут использоваться как верхний элемент обычных солнечных
батарей, кои они будут защищать от перегрева, останавливая ИК-излучение.
Отчёт об исследовании появился на этой неделе в журнале Advanced Materials.
- Источник(и):
1. MIT News 2. compulenta.ru
| 
