Американцы разработали самосборные солнечные батареи

Одним из подходов, разрешающих расширить КПД солнечных батарей, есть придание им искривлённой формы, которая оказывает помощь собрать больше солнечных лучей. Пока не весьма действенные, но наряду с этим всецело самостоятельно меняющие форму миниатюрные кремниевые ячейки обучились делать исследователи под управлением Ральфа Нуццо (Ralph Nuzzo) из университета Иллинойса.

Дабы повысить КПД солнечных батарей, многие компании создают сложные совокупности слежения за солнцем, разворачивающие комплексы к светилу, особые оптические концентраторы и большое количество чего ещё. Учёные из Иллинойса предлагают собственное ответ: миниатюрные сферические фотоэлектрические преобразователи, каковые улавливают больше света, нежели их плоские собратья. Особенное достижение химиков в том, что до них мало кому получалось придать материалам солнечных батарей такую форму.

Для собственного детища учёные применяли самосборки и методы фотолитографии. Всё начинается с плоской узкой плёнки высококачественного кремния , нанесённой на подложку из SiO2. При помощи литографии ей придают определённую форму (для сборки сферы – форму цветка) и кислотой «снимают» с базы.

После этого в центр цветка помещается капля воды. В то время, когда она высыхает, капиллярные силы подтягивают лепестки вверх и формируется шар. Дабы сохранить его форму, сверху наносится стеклянное покрытие, которое «склеивает» лепестки.

Американцы разработали самосборные солнечные батареи

Схема процесса образования сферы и фотография взятого объекта при громадном повышении, от высшей точки «купола» идёт серебряный проводок (иллюстрация и фото Ralph Nuzzo).

Как нетрудно додуматься, руководить получающейся формой непросто. Американцы не желали идти способом ошибок и проб и выстроили математическую модель, которая предвещала механические свойства и поведение кремниевых плёнок разных по толщине и форме. Подробнее о ней рассказывается в статье, размещённой в открытом доступе в PNAS.

Что же касается применения сфер в качестве солнечных батарей, то такая возможность показалась по окончании того, как плёнки были покрыты проводящим соединением. По окончании самосборки сферы к ней кроме этого были прикреплены электрические контакты. (Позднее похожая разработка была использована для цилиндрических микробатарей.)

Американцы разработали самосборные солнечные батареи

Треугольные (A) и квадратные (B, C) кремниевые пластины (толщина 1,25 микрометра), складывающиеся в различные фигуры по мере подсыхания капли воды (сверху вниз) (фото Ralph Nuzzo).

До тех пор пока миниатюрные устройства преобразуют в энергию только 1% падающего света. Это мало для солнечной батареи в целом, но большое количество, в случае если пересчитывать в цена исходных материалов (другими словами то же количество кремния в простых батареях даст меньший КПД).

В будущем, в случае если удастся повысить эффективность ячеек до приемлемых значений (к примеру, применяя антиотражающее либо рельефное нанопокрытие), из них возможно будет собирать многомерные массивы, каковые не будут уступать нынешним чемпионам по сбору световой энергии, но наряду с этим окажутся дешевле.

Американские исследователи кроме этого отмечают, что их разработка может использоваться не только для создания новых и кремниевых пластин форм солнечных батарей. Новый способ самосборки понадобится и в других областях техники.

Сделано в Российской Федерации: солнечные панели из Чебоксар


Читать также:

Понравилась статья? Поделиться с друзьями: