Внедренная в одежду микроэлектроника быстро входит в моду, и распространению этой моды поможет то, что вскоре такие устройства можно будет оборудовать независимым автономным источником питания – исследователи из Китая разработали солнечную батарею, которую можно инкорпорировать в ткань. Тканая солнечная батарея генерирует электричество при освещении с обеих сторон, сохраняет эффективность преобразования солнечной энергии в электрическую на уровне 1% после 200-кратного сгибания-разгибания.

Исследователи десятилетиями делают попытки разработать гибкие солнечные батареи, это задача решается как за счет нанесения покрытий на объекты и материалы, не имеющие строгой постоянной формы, так и за счет интегрирования солнечных батарей в ткани.

Популярным направлением исследований в этой области было исследование сенсибилизированных красителем солнечных батарей, в которых пигмент поглощает солнечный свет, в результате чего происходит генерация электронов и их положительно заряженных «аналогов» – дырок, эти заряды затем переходят в относительно дешевые полупроводниковые элементы солнечной батареи.

Сенсибилизированные красителями солнечные батареи гибкие и недорогие, однако, жидкое агрегатное состояние использующихся для сенсибилизации красителей диктует необходимость герметизации таких устройств. Это обстоятельство, в свою очередь, приводит к тому, что буквально в результате нескольких сгибаний/разгибаний герметичность таких солнечных батарей может нарушиться, и они потеряют способность конвертировать энергию Солнца в электричество.

Именно эти причины побудили Хуйшена Пена (Huisheng Peng) из Университета Фудан (Шанхай) и его коллег изучить другую перспективную возможнгость – полимерные солнечные батареи. Несмотря на то, что их максимальная эффективность составляет не более 10% (примерно в два раза меньше, чем КПД солнечных батарей из кристаллического кремния – наиболее распространенного типа солнечных батарей), положительными свойствами полимерных солнечных батарей является то, что их плотность невелика, они гибкие, и их просто производить. Разработанные в группе Пена тканевые солнечные батареи состоят из микроскопических сплетенных металлических проводов, покрытых слоем активного полимера (необходимого для поглощения света), нанотрубок из диоксида титана (для обеспечения электронной проводимости) и еще одного активного полимера (для обеспечения дырочной проводимости). Для завершения конструкции исследователи покрыли обе стороны ткани прозрачными электропроводными слоями углеродных нанотрубок.

Благодаря симметричному строению ткани, полученную солнечную батарею можно освещать как с «лица», так и с «изнанки».

Во время испытаний новое устройство продемонстрировало эффективность 1.08%, причем значение эффективности уменьшилось не более, чем на 0.03% после двухсот циклов сгибания-разгибания.

Однако пока прототип текстильной солнечной батареи невелик – ее размеры не превышают размеры ногтя. По словам Пена,

главная сложность во внедрении новой технологии заключается в масштабировании устройства с сохранением его КПД по преобразованию энергии.

Как отмечает специалист по материаловедению Аньюан Као (Anyuan Cao), полученные исследователями из Шанхая результаты интересны, в особенности привлекательной идеей ему кажется применение углеродных нанотрубок для получения «двухсторонней» солнечной батареи.

Однако он также указывает на то, что

пока устройство получено только в очень небольшом размере, материалы, которые использованы для их изготовления дороги, добавляя, что еще неплохо было бы добиться и большей эффективности конверсии солнечного света в электроэнергию.