«Графеновый» глаз мотылька позволил создать сверхэффективные солнечные панели

«Графеновый» глаз мотылька позволил создать сверхэффективные солнечные панели

Графеновая светопоглащающая пленка

Для эффективной работы большинства солнечных панелей (есть конечно же и альтернативный дизайн) необходимо попадание на них прямых солнечных лучей. А фотоэлементам, расположенным внутри помещений без искусственного источника света или отраженного света просто не обойтись. Однако британские ученые нашли оригинальное решение этой проблемы: они предложили воспользоваться технологиями самой природы, а за основу взять структуру глаза ночного мотылька.

Исследователи из Университета Суррея разработали тончайшую пленку из карбоновых нанотрубок, которая способна перерабатывать до 99% падающего на нее света, практически всех спектральных диапазонов волн. Инновационный материал может улавливать самое незначительное излучение и применяться для самых разнообразных нужд: от оптических датчиков до ультратонких солнечных панелей для смартфонов.

Результаты научной работы под названием Ultra-broadband light trapping using nanotextured decoupled graphene multilayers опубликованы в журнале Science Advances.

‘Способность спроектировать тонкую двумерную поверхность для легкого захвата в ультра-широком спектральном диапазоне является ключевой для огромного количества приложений, включая проекты возобновляемой энергетики, оптоэлектроники и спектроскопии’, — говортися в аннотации к исследованию.

Для получения пленки ученые скомбинировали два подхода. Во-первых, в качестве основного материала они взяли графен, который поглощает свет в очень широком диапазоне волн, от видимого света до ультрафиолета. Во-вторых, исследователи воспользовались аморфными наноструктурами, внутри которых «теряется» значительное количество излучения определенной длины волны.

Читайте также  Smartflower — самонаводящаяся солнечная панель, умный фотоэлектрический цветок

Объединив оба материала, ученые получили тонкую пленку толщиной в 15 нанометров, которая абсорбирует до 99 процентов оптических волн. Исследователи утверждают, что принцип работы пленки они позаимствовали у мотыльков, чьи глаза способны очень хорошо видеть в темноте.

В ходе исследования ученые выращивали аморфные наноструктуры из титана на специальной кремниевой подложке, которая состояла из «пикселей» — квадратных участков с металлической поверхностью и нагревающим элементом. На слой титана наносили слой графена. Идея ученых состояла в том, что верхний слой графена будет «ловить» световые волны, а нерегулярные структуры под ним удерживать электромагнитное излучение.

нано-пленка фотоэлементы

Для проверки, как хорошо полученный материал поглощает свет, его нагревали до температуры в 200 градусов Цельсия, в результате чего наноструктуры начинали испускать тепло. Согласно закону излучения Кирхгофа, тепловое излучение при этом соответствует излучению тела с определенной способностью к поглощению. Для измерения теплоотдачи ученые использовали тепловизионную камеру. Результаты показали, что материал способен поглощать до 99 процентов падающего на него излучения, от инфракрасных до ультрафиолетовых длин волн.

Читайте также  Беспилотный самолет на твердоводородном топливе испытали в Шотландии

В 2014 году компания Surrey NanoSystems разработала материал, названный Vantablack, который поглощает до 99,96 процентов падающего излучения, включая радиоволны. Вещество состоит из вертикальных нанотрубок, в которых «теряются» фотоны, почти не отражаясь обратно и превращаясь в тепло. В 2015 году физики из Научно-технологического университета имени короля Абдаллы получили наночастицы золота, которые поглощают свыше 98,43 процентов видимого и инфракрасного излучения.

Справка: Графен — двумерная аллотропная модификация углерода, образованная слоем атомов углерода толщиной в один атом, находящихся в sp?-гибридизации и соединённых посредством ?- и ?-связей в гексагональную двумерную кристаллическую решётку. Его можно представить, как одну плоскость графита, отделённую от объёмного кристалла. Впервые графен был получен в 2004 году.

Читайте также: Солненые батареи станут более эффективными благодаря бабочке и лотосу, изобретено супергидрофобное стекло

Источник: nplus1.ru

«Невидимый» провод улучшит эффективность солнечных... Ученые Стэнфордского университета нашли инновационный способ нанесения электрической проводки на поверхность солнечных ячеек, которая остается невиди...
Солнечная энергия будет дешевле, чем электричество... В результате исследования, проведенного в прошлом месяце учеными из Энергетического Института Франкфурта (Германия), получено заключение, что к 2025 ...
Бесплатные солнечные батареи установят жителям неб... Власти Вашингтона запустили программу, благодаря которой жители бедных кварталов могут сэкономить на оплате за потребленное электричество до 80% за с...
Гель, улучшающий эффективность солнечных панелей, ... Исследователи Университета Коннектикута во главе с профессором кафедры химии, молекулярной и клеточной биологии Чалом Кумар (Challa V. Kumar) разрабо...

Сохрани, чтобы не потерять