Батарея-трансформер "поймает" солнце

Для того чтобы добиться от солнечной батареи наибольшей эффективности, необходимо выбрать такой ее наклон, при котором свет будет падать под идеальным углом. Поэтому для получения энергии приходится управлять панелями и задействовать оптику для усиления света. Ученые из Университета Иллинойса пошли по другому пути: они создали батарею, которая самостоятельно принимает наилучшие положение и форму.

Изменение формы солнечной панели является самым эффективным способом увеличить захват света. Однако в настоящее время большая часть батарей делается из твердотельных материалов, которые не подлежат деформации.

Профессор химии Ральф Нуццо и его коллеги из Университета Иллинойса создали принципиально новую ячейку для солнечной панели, которой не ведомы такие проблемы. Круглый элемент, созданный при помощи классической литографии, обладает способностью менять свою форму под воздействием обычной воды.

Новинка ни в чем не уступает по эффективности традиционным солнечным панелям, но для ее производства требуется гораздо меньше материалов, в том числе и кремния.

Кривые элементы могут захватывать больше света, чем традиционные изделия, поскольку их поверхность больше по площади. Но, вместе с тем, их создание является очень трудоемким и дорогим занятием - кремний больше пригоден для создания плоских поверхностей.

Проблему удалось обойти, когда Нуццо и возглавляемая им научная группа смогли создать микроскопические трехмерные структуры из кремния, способные самоорганизовываться в единую поверхность.

Ученые вырезали из тонкой кремниевой подложки элемент в форме цветка с лепестками. В центр фигуры помещается капля воды, которая начинает испаряться. По мере того, как размер капли уменьшается, «лепестки» солнечного элемента загибаются вовнутрь, пока вся конструкция не превращается в сферу.

В зависимости от первоначальной формы подложки она может превращаться и в другие фигуры, например, скручиваться цилиндром. Интенсивность этого процесса зависит также от первоначального количества воды, налитой на элемент.

Чтобы изделие подольше сохраняло принятую форму, ученые добавили в центр подложки небольшой кристалл стекла, играющий роль противовеса и не позволяющий фигуре развалиться. Вопреки предположениям это инородное тело ничуть не повлияло на работоспособность нового солнечного элемента.

Нуццо и его коллеги еще продолжают экспериментировать с новинкой, выбирая для нее различные материалы и формы. Так, ученые проверяют реакцию выбранной кремниевой подложки с другими жидкостями, которые можно использовать для управления процессом метаморфозы.

В описании своей работы химики представляют, что утром, когда Солнце еще всходит и батарея покрыта росой, она имеет плоскую форму. По мере того как светило будет подниматься в зенит, а жидкость испаряться с панели, солнечные элементы начнут сворачиваться в шары, что увеличит эффектность их работы.

Уже сейчас можно говорить о большом значении сделанного открытия. По мнению ученых, получение энергии от Солнца является самым перспективным направлением развития энергетики. Этот источник, даже при самом низком коэффициенте полезного действия, может обеспечить все потребности человечества в электричестве и тепле.

Читайте также в рубрике "Наука и техника"