«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  Straddling bus: гигантский электробус, который «выше» земного трафика (видео)

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  Первая в мире дорога из солнечных панелей запущена в Нидерландах

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

Северная Корея будет производить собственные солне... На территории КНДР начнут производить солнечные батареи. Северокорейский завод Jin Heung совместно с Университетом Пхеньяна имени Ким Ир Сена запусти...
В Чехии установка солнечных батарей для частных до... Чешское правительство планирует выделять дотации на установку бытовых солнечных электростанций на крышах частных домов. Финансирование индивидуальных...
Доля ВИЭ в украинской энергетике должна составить ... Большинство компаний, работающих в солнечной энергетике дают разную оценку состоянию и перспективам украинского рынка. Некоторые из них акцентируют в...
Как делать солнечные коллекторы своими руками науч... В первые в Украине в с. Часловцы Ужгородского района открыли сельский цех по изготовлению солнечных коллекторов. Возможность мастерить самостоятельно...

Сохрани, чтобы не потерять