Солнечные элементы тоньше, чем длина световых волн

Автор: kolinos | Рубрика: Энергия солнца

Всем известно, что мощность солнечной батареи напрямую зависит от ее размеров, в частности толщины, и стоимости. Однако, ученые из Стэнфордского университета недавно заявили о разработке совершенно нового типа солнечной батареи, которая имеет размеры меньше, чем длина световой волны, и в то же время может поглотить световой поток в 10 раз больше. Солнечный элемент, созданный путем наслаивания определенным образом нескольких тонких слоев пленки органического полимера, может перевернуть все наши представления о возможностях солнечной энергетики.

Разработанный учеными Стэнфорда новый ультра-тонкий фотоэлемент поглощает солнечный свет, используя технику «захвата света», которая известна исследователям со времен изобретения первой кремниевой солнечной батареи. Для того, чтобы достичь большего проникновения фотонов в материал кремния, его поверхность обычно делают шероховатой. Однако, как выяснилось, предел поглощения света кремнием все же существует. В случае элементов нано-размерами таких ограничений практически нет. Почему?

Как известно из школьного курса физики, свет имеет двойственную природу – он ведет себя и как твердая частица (фотон), и как электромагнитная волна. И именно на уровне нано-мира, где масштаб измеряется в сотнях миллионных долей миллиметра, наилучшим образом проявляется волновая характеристика света.

Таким образом, по подсчетам инженеров Стэнфорда, солнечная батарея размерами 400 – 700 нанометров сможет произвести огромное количество энергии. Потенциал этой технологии огромен, и связан он не только с экономией затрат на материалы, из которых изготавливаются нано-тонкие солнечные элементы, но и с простотой установки вследствие их чрезвычайно малой толщины.

На рисунке показано примерное расположение слоев нового солнечного элемента: верхний рассеивающий слой зеленого цвета имеет шероховатую поверхность (как в случае с кремниевым элементом), для наибольшего захвата фотонов, далее идет удерживающий слой, красным цветом отмечена тонкая полимерная пленка, которая выполняет функции захвата света и генерирования электричества.

Поделиться в соц. сетях