Солненые панели станут более эффективными благодаря мотыльку и лотосу, изобретено супергидрофобное стекло - «Новости Электроники»

В поисках методов увеличения эффективности солнечных панелей ученые из Национальной лаборатории Оук-Ридж, США (Oak Ridge National Laboratory, ORNL), неожиданно для себя, натолкнулись на два природных ингредиента — глаз мотылька и лист лотоса. В результате они сделали «революционное» открытие — суперводоотталкивающее противобликовое стеклянное покрытие, способное увеличить эффективность солнечных элементов на уровень от трех до шести процентов.

Цифры могут показаться не столь впечатляющими, однако новое покрытие для солнечных панелей может «погубить сразу трех зайцев», каждый из которых может существенно снизить общую стоимость солнечной энергии. Это, собственно, эффективность, производственные затраты и затраты на обслуживание.

Результаты исследования американских ученых изложены в научной статье Журнала Королевского Химического общества (Royal Society of Chemistry’s Journal) под названием «Monolithic graded-refractive-index glass-based antireflective coatings: broadband/omnidirectional  light harvesting and self-cleaningcharacteristics», которое примерно можно перевести так: «Монолитное анти-отражающее покрытие на основе стекла с регулируемой степенью преломления: широкополосное/всенаправленное поглощение света и самоочистительные характеристики».

Повышение эффективности солнечных батарей достигается за счет анти-отражающих свойств нового покрытия. Их КПД также увеличивается благодаря супергидрофобности (очень сильное водоотталкивающее свойство) материала и сопротивлению запотеванию. Кроме того, такое покрытие довольно устойчиво к механическим повреждениям и имеет длительный срок службы.

Причем же здесь листья растений и глаза насекомых? Вот здесь и приходит на помощь биомимикрия - область инженерии, в которой наука черпает вдохновение из окружающей среды. С листьями лотоса — все просто — они хорошо отталкивают воду, используя капли дождя для самоочищения. Стать гидрофобным несложно, нужно всего лишь расположить поверхность листьев под углом в 150 градусов к каплям. Оук-риджские химики добились близкого результата — 155-160 градусов. Под таким углом вода «буквально отскакивает, унося за собой грязь и пыль».

Что касается глаза мотылька (или моли) , то здесь немного посложнее. Вот цитата одного из лидеров команды исследователей: «... глаз мотылька антирефлективен благодаря покрытию из конических наноструктур, в которых степень отражения постепенно увеличивается по мере приближения света к роговице...»

Из работы ученых следует, что «подобные структуры образуются путем реализации нового метода, использующего метастабильную спиноидальную фазовую сепарацию в материалах на основе стекла. Такой подход позволяет не только создавать поверхности с микроструктурами, имеющими градуированные анти-отражающие свойства, в которых отражение с поверхности подавляется посредством оптического сопротивления между соответствующими интерфейсами, но и способствует самоочищению через модификацию химсостава поверхности».

Процесс изготовления нового покрытия включает в себя три этапа: размещение тонкого слоя стеклянного материала на стеклянную основу, термообработка и частичный отбор материала посредством травления.

В результате получается пористая трехмерная наноструктура, обладающая термостойкими свойствами и устойчивая к истиранию, в отличие от покрытий обычных солнечных панелей, которые изготавливаются из полимерных порошков, делающих их более хрупкими. Сам процесс, не представляет каких-либо технических сложностей и не требует дорогостоящего оборудования.

Помимо выгод для эффективности солнечных модулей, ученые предлагают и другие варианты применения их изобретения — военная амуниция, сенсоры, детекторы, линзы, окна и другие продукты, в которых используется стекло.

По теме: Smartflower — самонаводящаяся солнечная панель, умный фотоэлектрический цветок

Источник: cleantechnica.com