КПД фотовольтаики может увеличиться в разы благодаря наноструктурам природного происхождения - «Новости Электроники»

Крылья бабочек содержат определенные наноструктуры, которые оптимизируют поглощение солнечного света и принцип, по которому они работают, может быть применен в производстве фотовольтаики, что позволит значительно повысить эффективность тонкопленочных солнечных элементов.

Исследование, проведенное специалистами из Технологического института Карлруэ (Германия) показало, что солнечный свет, отраженный от гладкой поверхности солнечных элементов, можно также преобразовывать в энергию, а не терять впустую, как это происходит в традиционных солнечных батареях. Они выяснили, что крылья бабочки парусника кирказонового (Pachliopta aristolochiae), внешне полностью черные, покрыты наноотверстиями, которые помогают абсорбировать свет. Ученые более подробно изучили эти структуры и решили воспроизвести их в слое кремния, покрывающем тонкую как пленка солнечную ячейку.

Читайте также: Как увеличить эффективность солнечной панели на 17% придумала Тайваньская фирма

Последующий анализ абсорбции света дал многообещающие результаты: по сравнению с гладкой поверхностью коэффициент поглощения перпендикулярно падающего света вырос на 97% и продолжал постепенно расти до 207% при угле падения в 50 градусов. «Это особенно интересно для европейских условий. Обычно у нас рассеянный свет, который падает на солнечные элементы под вертикальным углом», - говорит Хендрик Хёльшер, руководитель команды ученых.

Однако, это не значит, что производительность фотоэлементов также возрастет в три раза, поскольку важное значение имеют и другие факторы. 200% — это теоретический лимит КПД, отмечает Гильом Гомар, один из исследователей.

Прежде чем перенести наноструктуры на солнечные элементы, исследователи определили диаметр и расположение наноотверстий в крыле бабочки, просканировав его электронным микроскопом. Затем они проанализировали коэффициент абсорбции света для различных схем расположения отверстий, проведя компьютерную симуляцию, и обнаружили, что наиболее стабильный коэффициент абсорбции дает неупорядоченное расположение отверстий различного диаметра. Такую структуру они и перенесли на слой фотоэлемента, отверстия в котором различались по диаметру от 133 до 343 нм, сообщает EurekAlert.

Читайте также: SolarGaps: жалюзи с солнечными батареями обеспечат квартиру бесплатной электроэнергией

Прорыва в производстве полупрозрачных и гибких солнечных элементов в 1 атом толщиной добились недавно японские ученые. Их разработка достигла наивысшей для этого класса элементов производительности — 0,7%.

Также мы недавно сообщали, что норвежская компания запустила производство гибких солнечных батарей, интегрированных в брезентовую ткань, которые теперь могут применяться там, где традиционные фотоэлектрические решения ранее задействовались – в различных навесах, тентах и временных укрытиях.

Источник: hightech.fm