Заряжающие экраны

В условиях, когда эффективность батарей оставляет желать лучшего, ученые продолжают искать новые способы энергоснабжения различных устройств. Недавно в журнале Advanced Optical Materials был опубликован материал о том, как исследователи из университета штата Мичиган разработали прозрачный пластик, который одновременно может выступать в роли экрана устройств и солнечной батереи.

Руководитель коллектива разработчиков Ричард Лант заявил, что материал будет выглядеть достаточно эстетично для поверхности любого назначения, будь то стеклянный экран гаджета или окно, через которое можно любоваться солнечным закатом.

Его легко встроить в сенсорный экран планшета или электронного ридера, – утверждает Лант. – Создавая его, мы заботились о том, чтобы он подходил для всех поверхностей, как подходит пленка, защищающая экран устройства от царапин».

Материал продолжает совершенствоваться – в настоящее время уровень его КПД составляет менее 1%. Но несмотря на то, что для энергоснабжения устройств он пока не подходит, команда исследователей решила направить основные усилия на превращение стеклянных окон в источник энергии.

Фотогальванические ячейки часто размещают на крыше, чтобы уменьшить счета, приходящие за энергопотребление. По мере того как панели становятся все более эффективными и менее дорогостоящими, развивается и концепция «интегрированной фотогальваники здания» (building-integrated photovoltaics, BIPV). Идея эта зародилась еще в 70-х годах XX века. И сегодня исследователи и конструкторы постоянно ищут способы встраивания генераторов электроэнергии в крышу и стены здания.

Выяснилось, однако, что решить задачу повышения энергоэффективности при сохранении прозрачности окон не так просто. Окна Pythagoras Solar состоят из двух панелей стекла и воздушной прослойки между ними. Оптика пропускает поток солнечного света через окно на фотогальванические ячейки, генерирующие электроэнергию. Добавление в стекло отражающей окраски позволяет добиваться концентрации солнечной энергии на краях панели.

Именно в этой области Лант и намерен проводить дальнейшие исследования. Сегодня при использовании красителей прозрачность составляет около 86%, что не сильно уступает параметрам чистого стекла. Причина отсутствия препятствий на пути прохождения света, в котором содержится много энергии, заключается в том, что энергия эта используется не особенно эффективно.

Материал поглощает лишь невидимое инфракрасное излучение. Небольшие органические молекулы улавливают лучи, падающие на окно. Используя принципы, аналогичные тем, что применяются в волоконно-оптических кабелях, материал направляет световую энергию к своему краю, где солнечные элементы поглощают энергию.

Пока технология находится на ранней стадии своего развития. Лант создал компанию, которая будет заниматься разработкой материалов, но стоит отметить, что производители применяют к ним достаточно жесткие требования, особенно при оценке параметров толщины, прозрачности и сенсорных функций. Да и до целевой эффективности, которая должна составлять по крайней мере 5%, группе Ланта еще довольно далеко.

Так что пока какое-то время нам еще придется пользоваться традиционными батареями.