--> -->
Видео-презентация Ecology
Концепция Экопоселения

Американцы разработали самосборные солнечные батареи



Сфера, самостоятельно сложившаяся из куска кремниевой плёнки. Стрелки отмечают серебряные проводки, с которых снимался ток (фото Ralph Nuzzo).
Одним из подходов, позволяющих увеличить КПД солнечных батарей, является придание им искривлённой формы, которая помогает собрать больше солнечных лучей. Пока не очень эффективные, но при этом полностью самостоятельно меняющие форму миниатюрные кремниевые ячейки научились делать исследователи под руководством Ральфа Нуццо (Ralph Nuzzo) из университета Иллинойса.


Чтобы повысить КПД солнечных батарей, многие фирмы создают сложные системы слежения за солнцем, разворачивающие комплексы к светилу, специальные оптические концентраторы и много чего ещё. Учёные из Иллинойса предлагают своё решение: миниатюрные сферические фотоэлектрические преобразователи, которые улавливают больше света, нежели их плоские собратья. Особое достижение химиков в том, что до них мало кому удавалось придать материалам солнечных батарей такую форму.


Для создания своего детища учёные использовали методы фотолитографии и самосборки. Всё начинается с плоской тонкой плёнки кремния высокого качества, нанесённой на подложку из SiO2. При помощи литографии ей придают определённую форму (для последующей сборки сферы – форму цветка) и кислотой "снимают" с основы.


Затем в центр цветка помещается капля воды. Когда она высыхает, капиллярные силы подтягивают лепестки вверх и формируется шар. Чтобы сохранить его форму, сверху наносится стеклянное покрытие, которое "склеивает" лепестки.

солнечные батареи

Схема процесса образования сферы и фотография полученного объекта при большом увеличении, от высшей точки "купола" идёт серебряный проводок (иллюстрация и фото Ralph Nuzzo).


Как нетрудно догадаться, управлять получающейся формой непросто. Американцы не хотели идти методом проб и ошибок и построили математическую модель, которая предсказывала поведение и механические свойства кремниевых плёнок различных по форме и толщине. Подробнее о ней рассказывается в статье, опубликованной в открытом доступе в PNAS.


Что же касается использования сфер в качестве солнечных батарей, то такая возможность появилась после того, как плёнки были покрыты проводящим соединением. После самосборки сферы к ней также были прикреплены электрические контакты. (Позже похожая технология была использована для создания цилиндрических микробатарей.)

солнечные батареи

Треугольные (A) и квадратные (B, C) кремниевые пластины (толщина 1,25 микрометра), складывающиеся в разные фигуры по мере высыхания капли воды (сверху вниз) (фото Ralph Nuzzo).


Пока миниатюрные устройства преобразуют в энергию лишь 1% падающего света. Это мало для солнечной батареи в целом, но много, если пересчитывать в стоимость исходных материалов (то есть то же количество кремния в обычных батареях даст меньший КПД).


В будущем, если удастся повысить эффективность ячеек до приемлемых значений (например, используя антиотражающее или рельефное нанопокрытие), из них можно будет собирать многомерные массивы, которые не будут уступать нынешним чемпионам по сбору световой энергии, но при этом окажутся дешевле.


Американские исследователи также отмечают, что их разработка может применяться не только для кремниевых пластин и создания новых форм солнечных батарей. Новый метод самосборки пригодится и в других областях техники.


ПОДПИСЫВАЙТЕСЬ
Понедельник, 07 Декабрь 2009 г. 9:11
Просмотров: 3518

Читайте так же

Африка оказывает гораздо меньшее влияние на Землю в плане глобальной экологии по сравнению с более развитыми континентам...
43
Великий советский педагог Шалва Александрович Амонашвили, автор концепции гуманной педагогики, однажды задал учителям, с...
81
Сегодня вы узнаете как благодаря добыче торфа у Нидерландов появилась своя Венеция и что привлекает в неё миллионы турис...
99
В одной московской школе перестал ходить на занятия мальчик. Неделю не ходит, две... Телефона у Лёвы не было, и одноклас...
178