Ученые изготовили первую солнечную батарею из углерода

Солнечные батареи для зарядки мобильных устройств сегодня считаются хорошим альтернативным источником питания. Они имеют миниатюрные размеры и в условиях достаточного освещения успешно заменяют обычное зарядное устройство. Традиционно такие батареи изготовляются из композитного материала, содержащего кремний и металл. И чистый кремний, и серебро или оксид индия, которые служат токопроводящим слоем – дорогие материалы. Их замена на более дешевый материал позволила бы намного снизить стоимость солнечной батареи для зарядки телефона, ноутбука или планшета.

Группа исследователей Стэнфордского университета разработала модель солнечной батареи, которая полностью состоит из углерода. В ней и активный, и отводящий заряд слой не содержат металлов. Один из авторов проекта, Майкл Восгуеричиэн, сообщил, что кроме низкой стоимости сырья, достоинством такого варианта является возможность нанесения тонкой углеродистой пленки практически на любую поверхность – ее можно просто распылить из пульверизатора, превратив таким образом стену здания или автомобильное стекло в большую солнечную батарею.

Еще одним явным преимуществом батарей из углерода, уже возбудившим к ним особый интерес, можно считать высокую устойчивость углерода к температурным колебаниям и ионизирующему излучению. На предварительных испытаниях материал выдерживал нагрев до температуры 593°С. Такие качества позволяют рассматривать углеродные батареи как возможный источник обеспечения энергией космических аппаратов дальнего действия.

В конструкции новой батареи использованы тончайшие графеновые пленки и нанотрубки, имеющие высокую проводимость и обладающие превосходными светопоглощающими свойствами. Однако купить солнечную батарею из углерода пока что не удастся, поскольку авторы считают необходимым продолжить работы по увеличению коэффициента эффективности преобразования. Этот показатель у кремниевых батарей составляет несколько десятков процентов, а углеродные дают пока что не больше одного процента.

Главной причиной такой низкой производительности служит способность углерода поглощать предпочтительно инфракрасные лучи. В настоящее время стэнфордская команда экспериментирует с разными углеродными наноматериалами, чтобы получить соединения, которые поглощают свет в широком диапазоне, включая УФ и видимый свет. Профессор Бао, руководитель проекта, уверен, что усовершенствование технологий обработки позволит создать фотогальванические элементы, эффективность которых будет на порядок больше.