Физики построили солнечные батареи толщиной с паутинку

Устройство, приклеенное к эластичной плёнке, не повреждается даже при сильной деформации под нажатием пластиковой трубки с кончиком диаметром 1,5 мм. Масштабная линейка – 2 мм (фото Martin Kaltenbrunner et al./ Nature Communications).

Опытный образец фотоэлектрического преобразователя насчитывает в толщину всего 1,9 микрометра. Это примерно в десять раз меньше, чем у любых тонкоплёночных СБ, созданных ранее.

Группа учёных из Австрии и Японии разработала органическую солнечную батарею на полимерной подложке. От похожих проектов-предшественников её отличает экстремальная «изящность» всех слоёв и, как следствие, необычайная гибкость. Последнюю авторы устройства продемонстрировали несколькими способами. В частности, они обернули образец СБ вокруг человеческого волоса (радиус сгиба составил 35 мкм).

Схема устройства. Правее и ниже показаны примеры его деформации – обёртывание вокруг волоса и квазилинейное сжатие на 50% (для этого батарею наклеили на предварительно натянутую пластиковую плёнку). Масштабная линейка – 2 мм (иллюстрация Martin Kaltenbrunner et al./ Nature Communications).

Материалы для новой батареи были применены вполне традиционные для такого типа преобразователей. Исключение составила сверхтонкая подложка из полиэтилентерефталата толщиной всего 1,4 мкм.

Снимок с электронного микроскопа – поверхность батареи при сжатии вдоль плоскости. Радиус складок оценивается в 10 мкм. Масштабная линейка – 500 мкм (фото Martin Kaltenbrunner et al./ Nature Communications).

КПД опытного образца составил 4,2%, что более-менее сопоставимо с тонкоплёночными батареями, присутствующими на рынке. А вот удельная (по весу) мощность оказалась внушительной – 10 ватт на грамм. Для сравнения, «жёсткие» модули СБ на основе мультикристаллического кремния могут похвастать удельной мощностью в 10 ватт на килограмм.

Основным полем для применения новинки разработчики считают «электронную кожу» и «умный текстиль», которые в дополнение к солнечным элементам могут быть оснащены электронными схемами и светодиодами, построенными по сходной технологии и, следовательно, столь же гибкими и лёгкими.

(Подробности разработки можно найти в статье в Nature Communications.)