Созданы первые гибкие оптоволоконные солнечные элементы, которые можно вплетать в одежду

Международная команда инженеров, физиков и химиков преуспела в разработке первого в своем роде волоконно-оптического фотоэлектрического элемента. Волокна тоньше, чем человеческий волос. Они очень гибкие и при этом способны производить электроэнергию в объеме, сопоставимом с генерирующей мощностью обычного солнечного элемента. Американские военные уже выказали свою заинтересованность в разработке технологии, позволяющей вплетать эти волокна в одежду, чтобы обеспечить носимый источник электропитания для солдат.

Исследовательская группа начала работу с создания оптического волокна из стекла. Затем, используя высоконапорное химическое вакуумное напыление, ученые ввели в волокно кремний n-, i-, и p-типа, превратив его в солнечную ячейку. С функциональной точки зрения эти оптоволоконные нити с введенным в них кремнием идентичны традиционным солнечным панелям, которые генерируют электричество посредством фотогальванического эффекта.

Подавляющее большинство ныне доступных на рынке солнечных батарей представляют собой слой плоского аморфного кремния на жесткой и хрупкой стеклянной подложке. Однако новые волоконно-оптические солнечные батареи могут похвастаться 3D-сечением и способны сохранять внутреннюю гибкость стекловолокна.

Руководитель исследовательской группы, Джон Баддинг из Университета штата Пенсильвания, сообщил, что команда специалистов уже подготовила "волокно метровой длины". Он также отметил, что новая технология может быть использована для создания "гибких кремниевых солнечных батарей внутри волокон с длиной более 10 метров".

Подобное волокно легко превращается в нити, которые можно вплести в ткани. Баддинг говорит, что американские военные "заинтересованы в разработке носимых источников питания для солдат, которые могут применяться в полевых условиях".

К сожалению, ученый не продемонстрировал образцы ткани. Но как мы можем видеть на фото в начале статьи, оптоволоконные солнечные элементы, безусловно, выглядят гибкими. Придется поверить на слово Баддингу, который также заявил, что волокна можно сгибать под прямым углом, при этом они способны выдерживать ежедневные нагрузки внутри одежды без разрушения.

Подобное волокно легко превращается в нити, которые можно вплести в ткани.

Забегая немного вперед, отметим, что потенциал у гибких солнечных батарей, которые можно запросто вплетать в ткани, попросту огромен. По сути дела уже сейчас моно создавать бейсболки или футболки, которые способны зарядить смартфон. По мере появления на рынке все более продвинутых бионических имплантатов и других биомедицинских устройств возрастает актуальной разработки носимого источника питания - и волоконно-оптические солнечные батареи, безусловно, могут стать этим источником.

У этих волокон также есть два других интригующих свойства, которые еще должны быть исследованы. Благодаря своему трехмерному сечению они могут поглощать солнечный свет в любом направлении - в отличие от своих обычных двухмерных стационарных братьев и сестер, которые теряют значительную часть своей эффективности, когда солнце опускается ниже определенного угла.

Кроме того, по словам Пьера Сазо, который также входит в состав исследовательской группы, ученые использовали тот же метод для встраивания кремниевых фотоприемников внутрь волокна. Фотоприемник - это полупроводниковый прибор, регистрирующий оптическое излучение и преобразующий оптический сигнал на входе в электрический сигнал на выходе. Предназначается он для приема команд дистанционного управления. Сазо не объяснил цель эксперимента, но в потенциале технология позволяет получить носимый компьютер со встроенной солнечной зарядкой и высокоскоростной сетью передачи данных.