Як спіймати кілька додаткових променів
Сонячні батареї стають кращими і дешевшими з кожним роком. Проте, з одного боку, вони все ще залишаються досить примітивними. Вони переробляють лише світло, яке припадає на видиму частину спектру. Тим не менш, 40% сонячної енергії, яка досягає Землі, є інфра-червоним випромінюванням або дуже близьким до нього.
Комірка, яка змогла би зібрати таке випромінювання була би благом для розвитку бізнесу сонячної енергії, але створення такої комірки виявляється важкою справою.
Тепер, як повідомляють в Advanced Materials, група дослідників під керівництвом Майкла Страно з Массачусетського технологічного інституту з'ясувала, як це зробити.
Коли кремній у стандартній сонячній комірці вловлює сонячне світло, він звільняє електрони, які генерують виробництво електроенергії. Інші природні елементи реагують таким же чином на світло інших частот. Дослідникам відомий впродовж декількох років факт, що вуглецеві нанотрубки, крихітні циліндри з чистого вуглецю, вивільняють електрони при стимуляції інфрачервоними променями.
Це відкриття призвело до численних експериментів, проте вони не дали великого прогресу. Головна важкість полягає в процесі виробництва цих трубок.
Насправді виробляють два різні варіанти труб: одні мають властивості металу, інші - напівпровідникові. Сонячні батареї потребують напівпровідникових. Металеві псують процес і їх потрібно замінювати, щоб комірка могла працювати належним чином.
До цих пір дослідники, які цим займалися, були змушені грати в виснажливі ігри "перебирання сірників": вибирати напівпровідникові нанотрубки по одній, а потім прикріплювати їх на місце за допомогою клею. Виготовляти елементи сонячних батарей таким чином можливо, проте, це є дорого і забирає багато часу. Гірше того, хімічна нестабільність такого клею означає, що такі комірки, як правило, швидко руйнуються.
Проте доктор Страно скористався новим виробничим процесом і використовує полімерний гель, що має спорідненість до напівпровідникових нанотрубок, і немає до металевих. Таким чином, він спромігся отримати велику кількість напівпровідникових трубок із цієї полімерної суміші.
Зробивши це, він складав їх шаром 100-нанометрової товщини на шматку скла, до якого вони тримаються без клею, лише завдяки своїй масі. Все це потім покривається шаром бакмінстерфуллерену, який є різновидом вуглецю, в якому атоми організовані у вигляді сфер. Це сприяє виведенню електроенергії, яку виробляють нанотрубки.
В результаті вийшло не зовсім ефективно. В електрику перетворюється лише близько 0,1% від інфрачервоного світла, що потрапляє на таку батарею. Але доктор Страно і його колеги раділи таким результатам.
Зрештою, 0,1% є великим кроком вперед у порівнянні із взагалі нічим, а більшість теперішніх сонячних технологій починалися з аналогічно поганого проценту ефективності, яку покращували поступово з плином часу.
Крім того, нова технологія має одну велику перевагу. Незважаючи на те, що вуглецеві нанотрубки поглинають інфрачервоні промені, вони майже повністю прозорі для решти видимого світла.
Це означає, що, якщо колись їх будуть комерційно використовувати, їх можна буде встановлювати поверх традиційних кремнієвих комірок: такий пристрій буде перетворювати набагато більшу частку сонячного світла в електрику. Ось це вже дійсно було би благом.
Оригінал: The Economist
Переклад: iPress
