В Стэнфорде создали солнечный элемент из углерода
New! Отказ от индия позволил бы существенно удешевить солнечные батареи, однако эффективность прототипа крайне низка
Ученые из Стэнфордского университета создали солнечный элемент, полностью изготовленный из углеродного материала.
Пока все работы находятся на этапе исследований, но в случае успешного их завершения и перехода к коммерческому применению новых технологий можно ожидать кардинального удешевления солнечных батарей, которые сегодня изготавливаются из дорогостоящего индия.
Детали исследований были опубликованы в электронной версии журнала ACS Nano.
«Первые прототипы уже готовы, но какое-то время еще уйдет на их доработку», — сообщил профессор химических технологий Стэнфордского университета Женан Бао.
Как и в обычном солнечном элементе, в созданном в Стэнфорде прототипе используется фотоактивный слой, реагирующий на солнечный свет. Этот слой расположен между двумя электродами. Поток электронов с фотоактивного слоя на электроды порождает электрический ток.
В сегодняшних коммерческих солнечных элементах электроды изготавливаются из проводящего металла, например из оксида индия и олова. Дорогостоящий индий относится к числу редкоземельных металлов. По мере увеличения трудностей, связанных с его добычей и поставками, возникают тенденции к росту цены.
Вместо металлов в солнечном элементе, предложенном исследователями из Стэнфорда, используются листы графена толщиной в один атом и однослойные углеродные нанотрубки. Центральный активный слой состоит из бакиболов — молекул углерода, диаметр которых не превышает одного нанометра.
Углерод — один из самых распространенных химических элементов на планете, поэтому и стоит он гораздо дешевле индия и других редкоземельных металлов.
Но на сегодняшний день элементы, полностью изготовленные из углерода, заметно проигрывают в эффективности традиционным элементам. В ходе тестирования в лабораториях Стэнфордского университета их эффективность составляла порядка 1%, что гораздо ниже показателей коммерческих солнечных элементов. Компания Sharp, например, в начале текущего года объявила о создании элемента, эффективность которого достигает 43,5%.
Низкая эффективность в какой-то мере обусловлена поглощением только тех световых волн, которые приближены к инфракрасному спектру. В настоящее время исследователи занимаются созданием элемента, способного поглощать волны в более широком диапазоне.
«Нужно повышать качество материалов и улучшать элементы, с тем чтобы они эффективнее поглощали солнечный свет, — признал Бао. — И сегодня мы работаем над этим».