| 0 |
|
Углеродные нанотрубки (CNT) легче и дешевле традиционных фотоэлектрических материалов, но низкая эффективность преобразования энергии до сих пор сдерживала исследования по их практическому применению в солнечных батареях.
Как отмечает профессор материаловедения Марк Херсам (Mark Hersam), эффективность преобразования у нанотрубок достигла плато: уже примерно десятилетие она оставалась на уровне одного процента.
Коллективу из Инженерной школы МакКормика под руководством Херсама недавно удалось совершить прорыв и создать новый тип солнечного элемента на основе CNT, с к.п.д. вдвое выше, чем у предшественников. Эта солнечная батарея на нанотрубках стала также первой в своей категории, чья производительность, была официально сертифицирована Национальной лабораторией возобновляемой энергии. Об этой работе рассказывается в статье, которая вышла в августовском номере журнала Nano Letters.
Секрет, позволивший авторам добиться эффективности более 3%, заключается в так называемой хиральности — сочетании диаметра трубки и направления ее закручивания.
При выращивании нанотрубок на тонком листе углерода возможны несколько сот разных хиральностей. До сих пор ученые, создавая солнечные батареи, старались выбрать одну определенную хиральность с хорошими полупроводящими свойствами.
«Проблема в том, что хиральность каждой нанотрубки поглощает лишь узкий участок оптических длин волн, — говорит Херсам. — Если вы делаете солнечный элемент из нанотрубок с одной хиральностью, тем самым вы отбрасываете бóльшую часть солнечного света».
Его команда изготовила смесь полихиральных, т.е. обладающих множественной хиральностью полупроводниковых нанотрубок. Это позволило максимально увеличить фототок, получаемый при поглощении солнечного света в широком диапазоне длин волн. Особенно знаменательно, что эти ячейки поглощали излучение в близком инфракрасном диапазоне, который недоступен для большинства ведущих тонкопленочных фотоэлектрических технологий.
Ученые не собираются останавливаться на достигнутом. Чтобы нанотрубки имели возможность конкурировать с более эффективными, но и более дорогостоящими коммерческими фотоэлектриками, их производительность необходимо увеличить по меньшей мере в 3-5 раз.
Следующим шагом станет создание полихиральных CNT с многослойной структурой, где каждый слой будет оптимизирован к определенной части спектра. Кроме того, Херсам изучает целесообразность гибридного подхода: комбинирования углеродных нанотрубок с органическими и неорганическими полупроводниками.
Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI
| 0 |
|
