Джад Рэди (Jud Ready) и его коллеги из исследовательского института Джорджии (Georgia Tech Research Institute) создали «трёхмерные» солнечные батареи (3D Solar Cells), обладающие высокой эффективностью при падении света под острыми углами. Необычность новых фотоэлектрических преобразователей можно увидеть, только если посмотреть на них под сильным микроскопом.
Каждый квадратный сантиметр новой солнечной батареи содержит десятки тысяч микроскопических башен, составленных, в свою очередь, из миллионов соединённых углеродных нанотрубок каждая.
Башни, квадратные в плане, имеют ширину 40 микрометров, высоту 100 микрометров и разделены расстоянием в 10 микрометров. Они изготовлены методом химического осаждения пара.
Так что поверхность новой батареи, если посмотреть на неё с большим увеличением, напоминает Манхэттен с высоты птичьего полёта: в ущельях между мириадами высоких «небоскрёбов» свет просто теряется и почти не выходит обратно.
Чтобы башни эти превратились в солнечные ячейки, авторы новой батареи покрыли их тончайшими слоями полупроводников: теллуридом кадмия и сульфидом кадмия. В качестве электрода выступает покрытие из оксида индия и олова (подробнее — в пресс-релизе института).
Если обычные солнечные батареи, не обладающие системой поворота вслед за Солнцем, показывают наибольшую эффективность лишь в полдень, когда свет падает на них под углом 90 градусов, а до и после полудня КПД батарей заметно снижается, то 3D Solar Cells ведут себя прямо противоположным образом.
При падении света под углом 90 градусов их КПД оказался равным всего 3,5%, а вот в первой и во второй половинах дня их эффективность была выше (она доходила до 7% при угле падения лучей в 45 градусов).
Таким образом, если нет возможности поворачивать солнечные панели вслед за Солнцем (например — они покрывают крышу здания), общая за день эффективность солнечных батарей, построенных по принципу 3D Solar Cells, будет выше, чем у обычных.
Правда, КПД преобразования новинки пока не впечатляет. Мы ведь уже видели солнечные батареи с КПД 40,7%. Но Рэди считает созданные им батареи лишь прототипом и работает над оптимизацией как пропорций и геометрии башен, так и состава их покрытия (в частности, он намерен отказаться от токсичных компонентов).
Исследователь полагает, что в течение нескольких следующих лет новую технологию можно довести до коммерческого применения. Особенно она должна «понравиться» спутникам, так как устраняет необходимость в точной ориентации солнечных панелей на нашу родную звезду.
Читайте также о других экзотических по конструкции солнечных батареях: на основе микросфер, голографических плёнок, нелинейной оптики и белков салата.
