Копирующие рельеф листьев фотоэлементы дают больше энергии

По словам ученых, микроскопические складки на поверхности меняют свойства солнечных батарей. В случае плоской поверхности свет либо отражается, либо поглощается, но на поверхности, покрытой частой сетью микроскопических складок, даже отражённый свет имеет шансы быть поглощённым. При этом радикально увеличивается поглощение излучения в ближнем инфракрасном диапазоне, где до сих пор успехи по преобразованию солнечного излучения в электричество были минимальными.

По результатам экспериментов, для ближнего инфракрасного излучения эффективность преобразования повысилась на 600%, что значительно больше, чем ожидалось, пишут исследователи в журнале Nature Photonics.

Полимерные батареи были выбраны не только из-за их дешевизны, но и потому, что их поверхность проще сделать гофрированной. Хотя сам процесс нанесения складок прост и теоретически может быть применён к любому материалу, включая олигомеры и тот же кремний.

В работе исследователей слой жидкого материала с высокой адгезией равномерно наносился на полимерный фотоэлемент, а затем подвергался облучению льтрафиолетом. Разная интенсивность УФ-излучения на разных участках вела к получению поверхности с одинаковыми повторяющимися неровностями, как на обычном листе растения. Наилучший результат дала комбинация двух типов неровностей — индивидуальных неглубоких «морщин», разбросанных на некотором расстоянии друг от друга, и более глубоких «складок», равномерно нанесённых по всей поверхности.

Исследователи полагают, что их батареи окажутся значительно практичнее нынешних полимерных и кремниевых, так как побочным эффектом нанесения неровностей стало увеличение механической прочности фотоэлемента и рост времени его деградации. Кроме того, высокая гибкость таких батарей и их высокий КПД при работе под значительными углами к источнику излучения могут позволить обклеивать ими стены и любые иные поверхности без какой-либо угрозы для работоспособности фотоэлементов, пишет Phys.Org.