Глаза насекомых вдохновляют на солнечные элементы
Исследователи из Стэнфордского университета утверждают, что упаковка нескольких солнечных элементов, таких как сложные глаза насекомого, может проложить путь к новому поколению фотоэлектрических панелей.
В своем исследовании команда использовала проект, вдохновленный насекомыми, для защиты деликатного фотоэлектрического материала под названием перовскит от ухудшения свойств под воздействием тепла, влаги или механических нагрузок. Результаты были опубликованы в журнале Energy & Environmental Science (E & ES).
«Perowskits - это перспективный и дешевый материал, который преобразует солнечный свет в электричество так же эффективно, как и обычные кремниевые элементы», - сказал Рейнхольд Даускардт, профессор материаловедения и технических наук и старший автор работы. «Проблема в том, что он очень нестабилен и механически деликатен, едва способен выжить в процессе производства, не говоря уже о долгосрочной устойчивости в окружающей среде».
Большинство солнечных устройств, таких как панели крыши, спроектированы как плоские. Но такой подход не служит связью с новым материалом. «Перовскиты - самые деликатные материалы, которые мы когда-либо испытывали за всю историю нашей лаборатории», - сказал Николас Ролстон, соавтор исследования. «Это лакомство является следствием хрупкой, соленой кристаллической структуры».
Чтобы решить проблему перовскитной импотенции, ученые Стэнфордского университета обратились к природе. «Мы были вдохновлены сложным глазом мухи, который состоит из сотен маленьких глаз. Он имеет красивую сотовую форму: если вы потеряете один сегмент, сотни других будут работать. Каждый сегмент очень деликатный, но он защищен окружающей стеной лесов », - объясняет Даускардт.
Используя глаз в качестве модели, ученые создали сложную солнечную батарею, состоящую из больших сотовых ячеек, каждая из которых заключена в шестиугольные леса шириной всего 0,02 дюйма (500 микрометров). «Леса изготовлены из недорогой эпоксидной смолы, широко используемой в микроэлектронной промышленности», - сказал Ролстон. «Он устойчив к механическим воздействиям и, следовательно, к трещинам».
Исследования показали, что леса мало влияют на способность перовскитов превращать свет в электричество. «У нас практически одинаковая эффективность преобразования энергии, которую мы получаем от плоской ячейки», - сказал Даускардт. «Таким образом, мы достигли огромного увеличения сопротивления трещинам без снижения эффективности».
Выдержит ли новое устройство тип тепла и степень влажности, которой солнечные панели подвергаются на крышах?
Чтобы сказать это, ученые настроили камеры при температуре 85 градусов по Цельсию и 85% относительной влажности в течение 6 недель. Несмотря на эти экстремальные условия, ячейки продолжали генерировать электричество с относительно высокими показателями производительности.
Даускардт и его коллеги подали временный патент на новые технологии. Чтобы повысить эффективность, они изучают способы рассеивания света от лесов в ядре каждой ячейки.
«Мы очень довольны этими результатами, это новый способ мышления при проектировании солнечных элементов, и эти леса выглядят действительно хорошо, поэтому есть и эстетическая ценность нашего решения», - сказал Даускардт.
(КБ)
Выдержит ли новое устройство тип тепла и степень влажности, которой солнечные панели подвергаются на крышах?