Исследователи из Сандийских национальных лабораторий при Министерстве энергетики США разработали крошечные фотогальванические элементы, способные совершить переворот в улавливании и использовании солнечной энергии.

Эти крошечные батареи, похожие на блестки, можно просто наклеивать на гибкой подложке на поверхность произвольной формы – например, на одежду; таким образом, хозяин такой одежды может заряжать мобильный телефон, фотоаппарат или ноутбук, находясь под солнцем. В подобные гибкие панели могут интегрироваться и другие функциональные схемы, ранее присутствовавшие только в куда больших по размеру конструкциях: например, в достаточно тонкой пленке, настеленной на крыше дома или склада, могут присутствовать собственно фотогальванический элемент, регулирующая схема, инвертор и даже аккумуляторы для выработанного электричества.

Материалом для микробатарей служит кристаллический кремний; в основу их создания были положены микроэлектронные и микроэлектронно-механические системы (МЭМС), используемые в производстве современной электроники.

Микробатарея – объект диаметром в несколько сотен микрон и толщиной от 14 до 20 микрон, вдесятеро тоньше, чем самые тонкие из традиционных батарей – обладает сопоставимой с ними мощностью. При этом требуемое количество кремния при равной площади стократно ниже. Сборка схемы ведется с помощью обычной для современной микроэлектроники монтажной захватывающей установки со скоростью порядка 130 тыс. микробатарей-блесток в час – при плотности от 10 до 50 тыс. на квадратный метр и цене сборки где-то 0.1 цента за блестку. Впрочем, в лаборатории уже разрабатываются методы самосборки таких конструкций – по еще более низкой цене.

Поскольку новые микробатареи очень малы, их можно производить из кремниевых пластин любого размера. Благодаря крошечным размерам батарей вся система в целом не прекратит работу, частично оказавшись в тени, – хотя бы часть блесток будет на свету.

КПД созданной американскими учеными системы составляет 14.9 %. Целесообразно использование солнечных концентраторов – систем, фокусирующих солнечный свет микролинз над каждой блесткой; благодаря сверхмалым размерам батарей концентраторы тоже могут быть очень малыми и, следовательно, дешевыми. Среди иных возможных приложений создатели фотогальванических блеcток рассматривают применение своей разработки в космических аппаратах и телеметрии.

По материалам журнала «Российские нанотехнологии» № 1–2 2010 год: