Представлены фотоэлементы на основе углеродных нанотрубок и фуллерена

Фотоэлемент толщиной в несколько атомов пока не может похвастаться высоким КПД, но в скором времени его обещают сделать двадцатикратно толще — и, следовательно, куда более эффективным.

Не так давно у массового производства углеродных нанотрубок забрезжили перспективы серьёзного удешевления, что, понятно, накалило страсти вокруг их потенциальной эффективности.

Теоретический КПД таких фотоэлементов может достигать немыслимых 75% — в несколько раз выше, чем у нынешних кремниевых солнечных батарей.

f57.jpg Рис. 1. Нанотрубки (синие) забирают энергию у фотонов солнечного света, а для передачи полученного при этом электричества используется слой из шестидесятиатомных шариков фуллерена (коричневые). (Иллюстрация UW-Madison).

Майкл Арнольд (Michael Arnold) из Висконсинского университета в Мэдисоне (США) вместе с коллегами создал базисную единицу такой вот солнечной батареи — однослойный фотоэлемент из нанотрубок (частиц, размеры которых позволяют эффективно захватывать фотоны).

В отличие от большинства попыток решить эту проблему, в которых нанотрубки используются для передачи электрического заряда основному фотоэлементному материалу, висконсинцы пошли по принципиально иному пути.

Они создали ультратонкий лист (скорее, плёнку из углеродных нанотрубок), уложенный поверх тонкого листа фуллерена C60. В такой схеме нанотрубки, абсорбирующие солнечный свет, получают положительный заряд, а фуллерен удерживает отрицательный.

В итоге была достигнута практическая эффективность конвертирования солнечной энергии в электрическую, составляющая от… 0,95 до 1,02%. Слёзы? Не то слово, но, подчёркивают разработчики, толщина их двухслойной плёнки из нанотрубок-и-фуллерена не превышала нескольких атомов.

И, само собой, солнечный свет в действительности в основном проходит через неё не захваченным, а если учитывать только поглощенное плёнкой излучение, то эффективность его преобразования как раз и «равна где-то 75%».

«Из поглощённого света удалось конвертировать основную часть», — утверждает г-н Арнольд, и если это так, то уверения теоретиков о недетском потенциале нанотрубок в фотоэлементах, наверное, следует принимать за чистую монету.

Ну а у группы г-на Арнольда следующая цель будет куда более амбициозной: вместо однослойного фотоэлемента толщиной в 5 нм предстоит создать солнечную батарею того же типа, но толщиной не менее 100 нм — и на практике добиться с помощью углеродных трубок конвертирования солнечной энергии в электрическую с эффективностью не ниже, чем у кремниевых фотоэлементов, при значительно меньшем расходе материалов.

Если всё получится, мы непременно отправим американцам бутылку «Советского шампанского».

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Applied Physics Letters.

Пожалуйста, оцените статью:
Ваша оценка: None Средняя: 3.8 (12 votes)
Источник(и):

1. Висконсинский университет в Мэдисоне

2. compulenta.ru