Разработана первая солнечная батарея, полностью изготовленная из углерода

Исследователи из Стэнфордского университета создали экспериментальную солнечную батарею, которая полностью состоит из углерода. Этот материал является многообещающей альтернативой все более дорожающим материалам, из которых изготавливают традиционные кремниевые солнечные батареи. При этом, тонкая углеродистая пленка может быть нанесена на любую подходящую поверхность методом распыления из пульверизатора, превращая в солнечные батареи стены зданий или автомобильные стекла.

Майкл Восгуеричиэн (Michael Vosgueritchian), исследователь из Стэнфордского университета, рассказывает, что многие другие группы ученых уже неоднократно пытались разработать углеродные солнечные батареи. Но в их разработках все равно использовался токопроводящий металлический слой, отводящий вырабатываемое электричество от активного углеродного слоя фотогальванических элементов. "Наша солнечная батарея, ее активные и токоотводящие слои, полностью сделаны из углеродных материалов" - рассказывает Майкл Восгуеричиэн.

Вместо дорогих токопроводящих металлов, таких как серебро и оксид сплава индия и олова (indium tin oxide, ITO), используемых для изготовления электродов кремниевых солнечных батарей, стэнфордские исследователи, возглавляемые профессором Жанэном Бао (Zhanan Bao), использовали тонкие графеновые пленки и углеродные нанотрубки, которые имеют высокую электрическую проводимость и обладают превосходными свойствами по поглощению света.

Активный фотогальванический слой углеродной солнечной батареи изготовлен из материала, содержащего углеродные нанотрубки и бакиболлы, фуллерены, сложные шарообразные молекулы, состоящие из атомов углерода. К сожалению, эффективность опытной солнечной батареи оставляет желать лучшего. С эффективностью преобразования в 1 процент такие батареи не смогут составить конкуренцию кремниевым солнечным батареям, эффективность которых исчисляется десятками процентов. Однако, профессор Бао уверен, что "используя лучшие материалы, лучшие технологии обработки и производства эффективность углеродных фотогальванических элементов солнечных батарей может быть скачкообразно увеличена до приемлемого уровня".

Главная проблема, из-за которой углеродная солнечная батарея имеет весьма низкую эффективность, заключается в том, что углеродные материалы наиболее эффективно поглощают только свет в инфракрасном диапазоне. Для увеличения эффективности стэнфордская команда сейчас экспериментирует с другими углеродными наноматериалами, которые могут поглощать свет в более широком диапазоне длин волн, включая видимый и ультрафиолетовый свет.

Углеродные солнечные батареи имеют еще одно явное преимущество перед кремниевыми солнечными батареями, чем обусловлен достаточно сильный интерес к ним. Материалы, из которых изготавливаются такие батареи, выдерживают воздействие высокой температуры, вплоть до 593 градуса по шкале Цельсия, они выдерживают без нарушения работы высокий уровень ионизирующего излучения и других неблагоприятных факторов. Все приведенное выше делает углеродные солнечные батареи идеальным кандидатом на использование их в космосе для обеспечения энергией длительных миссий в дальнем космическом пространстве.