В Стэнфорде создали первую солнечную ячейку из углерода

Университетские ученые, как сообщает онлайновый вестник ACS Nano, построили первую в мире солнечную ячейку, все компоненты которой сделаны целиком из углерода. Тонкопленочный прототип изготовлен из углеродных материалов, которые можно будет непосредственно наносить на крыши, окна или корпуса автомобилей осаждением из раствора. Такая технология, наряду с низкой ценой самого углерода позволит дополнительно снизить себестоимость солнечных батарей.

Экспериментальная ячейка, полученная группой профессора Женань Бао (Zhenan Bao), состоит из фотоактивного слоя, заключенного между двумя электродами. В типичных тонкопленочных ячейках применяются электроды из металлов и ITO (оксид индия и олова). Индий это редкий и стремительно дорожающий материал, становящийся все более дефицитным по мере того, как растет спрос на солнечные батареи, сенсорные экраны и другие электронные устройства.

Поэтому Бао с коллегами заменил серебро и ITO графеном и одностенными нанотрубками. Для активного слоя ученые использовали материал, состоящий из нанотрубок и сферических молекул углерода C60. Исследователи недавно получили патент на все созданное ими устройство.

Главным недостатком прототипа является его низкая эффективность. Углеродный материал в первую очередь поглощает свет в близком инфракрасном диапазоне, при этом, КПД преобразования солнечной энергии в лабораторных испытаниях не достигал и 1% — значительно меньше, чем у коммерческих солнечных батарей.

Бао признает, что увеличение эффективности потребует долгой работы, но усовершенствование материалов и методик обработки, по его мнению, в итоге позволят добиться требуемых результатов.

Высокая стабильность углерода позволяет солнечным ячейкам на его основе сохранять работоспособность в экстремальных условиях: при высоких физических нагрузках и температурах до 1100 °F. До какой-то степени (в отдельных приложениях) это компенсирует малую эффективность, но, разумеется, ученые не оставляют попыток ее улучшения. В частности, они ищут пути изготовления максимально гладких слоёв наноматериалов: неровности приводят к коротким замыканиями и усложняют сбор электричества. Ведутся и эксперименты с различными типами углеродных материалов с целью добиться расширения диапазона поглощаемых волн на видимый спектр.

Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI