Испытан новый перспективный способ формирования структуры поверхности солнечной батареи.
Поделиться этой страницей в:
Поверхность новой солнечной батареи под микроскопом (фото Caltech/Michael Kelzenberg).
Опытный прототип эффективной солнечной батареи, содержащей примерно в 50-100 раз меньше кремния, чем классическая, да к тому же батареи гибкой удалось получить благодаря "свежему" сочетанию известных материалов и хитроумному структурированию ячейки. Несколько таких образцов построены в Калифорнийском технологическом институте ().
Новый массив поглощает до 96% солнечных лучей на одной из длин волн и солидные 85% от всего падающего солнечного света. Это рекорд для материалов, созданных специально для повышения доли света, "съедаемого" фотоэлектрическим преобразователем. Как отмечает один из авторов разработки, Гарри Этвотер (Harry A*****er), многие материалы хорошо поглощают свет (чёрная краска хотя бы), но они не генерируют ток.
В данном случае за великолепным захватом падающих лучей следует и генерация носителей заряда. Опыт также показал очень высокие внешнюю и внутреннюю квантовую эффективность использованного полупроводника при поглощении им фотонов, иными словами — прототип батареи обладает всеми задатками, чтобы при должной доводке показать очень высокий суммарный КПД.
Но что удивительнее всего, в ряде построенных образцов такое эффективное поглощение работало при том, что собственно кремниевое покрытие занимало лишь от 2% до 10% общей площади батареи (а в основном — менее 5%), равно как и менее 5% от объёма рабочего слоя. Практически всё остальное в новой системе занимает простой прозрачный полимер. Секрет такого "чуда" — в целой армии микроскопических колонн (или проводков) из кремния, установленных перпендикулярно основанию панели.
Схема "ловушки" для солнечных лучей, построенной в Калифорнийском технологическом (иллюстрация Caltech/Michael Kelzenberg).
Сама идея структурирования поверхности солнечной ячейки на микро- и даже наноуровне для радикального роста усвоения света — не нова. В 2007 году с этой целью учёные построили "" из углеродных нанотрубок, а в 2008-м многослойное покрытие из "лесов", "деревья" в которых представляли собой .
Однако, авторы новой работы довели проект такого рода до совершенства. Они поставили множество опытов с разными параметрами "колонн" (остановились на диаметре 1 микрометр при длине 30-100 мкм) и расстоянии между отдельными "колоннами". Учёные выяснили, что выгодно не сближать микропроводки слишком тесно — прозрачное пространство между ними хорошо работает на многократную трансляцию лучей — те фотоны, что не поглощаются кремниевыми стержнями, отражаются не вверх, а в стороны — на многочисленные соседние "колонны".
Кроме того, оказалось, что новая батарея лучше воспринимает свет, падающий под самыми разными углами, нежели батарея классическая, чувствительная к точному нацеливанию на Солнце.
Пока технология апробирована только на совсем крошечных образцах (поперечником в десяток миллиметров). Следующим шагом исследователей будет построение аналогичных преобразователей более крупного размера и их тестирование.
Микрофотографии массива кремниевых "деревьев", застывших словно в желе в прозрачном полимере. На цветной врезке – набор из нескольких образцов новых ячеек, "выпеченных" по несколько отличающимся рецептам. Разница в поглощении света видна невооружённым глазом (фотографии Michael Kelzenberg et al.).
Детали разработки и опытов раскрывает в Nature Materials и института. Читайте также о других новейших в области солнечных батарей.
Школьный кореш поступил сомной в политех.
Я в промышленную экономику, он в энергофак.
Диплом защитил с рабочим экземпляром солнечной батареи на руках.
Солнечная батарея размером 12 на 7 сантиметров, от которого (без аккумов и разных переобразователей) напрямую лампочка накаливания в 3,5 вольта светила очень ярко, или даже моторчик - помните такой пластмассовый которые в разные игрушки - танки и автоматы советские втыкали - крутилась очень резво
Он придумал такую "смесь" для батарей которая позволяла поднять КПД свыше 17%, тогда как самые последние разработки японцев еле переваливали 8%. (Честно, он старался мне обяснить как получать такую смесь и зачем... но я ниффига не врубился в его 96 ти листовом общем тетраде).
В те времена на защиту дипломов приглашали разных промышленников, работников посольств итд итп...
Среди них были японцы, коммерческий атташе, а также гость - инженер из какойто компании.
Японский инженер после защиты подошел к корешу, и без вопросов предложил 20 тыс. долларов за тот экземпляр который был у него в руке. (без всякой инструкции и копии его диплома). Не ожидал такой наглости от японцев...
Короче он послал японца далеко, и стал работать в этом направлении в институте солнца или гдето еще там...
В конце концов он задолбался тем что ему платили гроши как младшему сотруднику... не потентовали его изобретение или же появлялись мнимые наставники которые хотели урвать многое...
В конце концов, история закончилась тем что японцы его забрали к себе в институт с зарплатой около 200 тыс зелени в год. Нынче он зарабатывает свыше 50 кусков в месяц. Последний раз хвалился что все искуственные спутники японцев с 2006 года имеют его солнечные элементы. Заметьте, японцы не экспортируют эти технологии.
Думаю, если пройти все крусы в энергофаке, то можно самому сделать чтото новое...
ПС: Учитывая что он добился КПД в 17% еще в 97 году... и нынешние технологии... можно предположить что нынешние спутники летают с солнечными элементами с КПД выше 25%.
На главную
