Физики создали солнечные батареи толщиной с волос

Физики создали солнечные батареи толщиной с волос

Японские и австрийские физики разработали полностью органический фотоэлемент толщиной в несколько микрометров, который можно обернуть несколько раз вокруг человеческого волоса без потери функциональности, и представили его в статье в журнале Nature Communications.

За последние годы ученые создали множество новых типов фотоэлементов, преобразующих энергию света в электричество или биотопливо. Так, в феврале 2012 года американские физики разработали особое покрытие из полых нанокристаллов кремния, поглощающих до 75% солнечных лучей. Кроме того, в новом тысячелетии активно разрабатываются органические солнечные батареи. Производительность таких батарей остается на достаточно низком уровне, но при этом они крайне дешевы в производстве и отличаются высокой гибкостью и механической прочностью.

Тоньше волоса

Группа физиков под руководством Мартина Кальтенбруннера (Martin Kaltenbrunner) из университета Иоганна Кеплера в городе Линц (Австрия) разработала технологию, позволяющую производить сверхтонкие и сверхгибкие фотоэлементы из органических веществ и лавсановой пленки, применяющейся в качестве диэлектрика в микро-конденсаторах.

Как объясняют ученые, пленка из лавсана используется в качестве "обложки" для фотоэлемента, который представляет собой многослойный "торт" из нескольких слоев органических полупроводников - политиофена (P3HT), эфира масляной кислоты (PCBM) и других сложных соединений. На нижнюю и верхнюю части "торта" напыляются тонкие электроды из калия и серебра, поверх которых приклеены защитные пленки из лавсана.

Для увеличения прочности конструкции ученые прикрепили к лавсановым "обложкам" полоски эластичного материала, что позволило растягивать батарею в несколько раз, не опасаясь разрыва электродов или полупроводящих пленок. Толщина полученного "бутерброда" составляет всего 1,9 микрометра, что позволяет обернуть такую батарейку вокруг человеческого волоса несколько раз. Невероятная гибкость и механическая устойчивость защищают устройство от необратимых повреждений при "раскручивании" пленки.

Мистер фантастик

Экспериментальная батарейка на основе микропленки поглощала до 4% энергии искусственного "Солнца" в лаборатории, что сопоставимо с производительностью других тонких фотоэлементов на базе органики. Следует понимать, что коэффициент полезного действия в "полевых" условиях может быть несколько ниже лабораторных значений.

Тем не менее, у данного изобретения есть существенное преимущество по сравнению с другими решениями - оно продолжает вырабатывать электричество даже при сжатии на 80% или растягивании в 4 раза.

Кроме того, с точки зрения соотношения массы и производимой мощности пленка из органики легко обходит своих кремниевых конкурентов. По расчетам физиков, она производит до 10 ватт на грамм массы, тогда как кремниевые и многокомпонентные фотоэлементы достигают лишь 0,8 или 0,3 ватт на грамм.

Как полагают ученые, это делает их изобретение идеальным источником энергии для сверхлегких БПЛА, аэростатов, роботов размером с насекомого, а также для интеграции в "искусственную кожу".

С другой стороны, после двадцати-тридцати деформаций пленка теряет до четверти мощности. Ученые полагают, что это связано со тем, что структура эластичных полосок со временем "портится", из-за чего пленка не разжимается до конца после двух десятков циклов деформации.

Источник: pronowosti.ru

Похожие новости:
Микроскладки сделают солнечные батареи тоньше
Инженеры показали, что толщину слоя аморфного кремния в фотоэлементах можно уменьшить, если разместить его в складках диэлектрика. Работа опубликована в журнале Nano Letters, ее краткое содержание можно прочитать на сайте Университета Северной Каролины. Ученые установили, что слой аморфного кремния ..
2012-06-26 1626 0 Технология
1
Созданы солнечные батареи из дерева
Исследователи из института «Georgia Institute of Technology» и университета «Purdue University» разработали новые солнечные батареи на основе натуральных веществ, полученных из растений, включая деревья. Органические солнечные батареи можно легко перерабатывать, и имеют КПД 2,7% — новый максимум ..
2013-03-29 2429 0 Технология
0
Японцы изобрели батареи, заряжаемые в 100 раз быстрее существующих
В Японии компания Kaneka и Технический университет Айти разработали уникальную литиево-ионную батарею, которая может сверхбыстро заряжаться. Об этом проинформировали представители корпорации, сообщает Japan Times. Как стало известно, новое изобретение имеет способность восполнить энергетический баланс ..
2016-04-13 2341 0 Технология
0
Panasonic представил солнечную батарею с рекордным КПД
Специалисты японской электронной корпорации "Панасоник" (Panasonic Corp.) разработали самую эффективную в мире солнечную батарею, передает ИТАР-ТАСС. Новая версия солнечной батареи "Эйч-ай-ти" (HIT) от "Панасоника", предназначенная для снабжения электричеством частных жилых домов, обладает коэффициентом полезного действия в 25,6 процента, ..
2014-04-11 2476 0 Технология
0
Ученые изобрели долгослужащие батареи
Ученые из немецкого Центра Использования солнечной Энергии и Водородных Исследований Баден-Вюртемберга (ZSW) выпустили пресс-релиз, описывающий усовершенствования, которые они сделали с литий-ионными аккумуляторами. Они утверждают, что их усовершенствования позволяют одной батареи подзаряжаться до 10 000 раз с сохранением 85 процентов своей зарядной емкости. Они отмечают, ..
2013-06-12 2013 0 Технология
0
Ученые возвращают к жизни батареи Эдисона
Хорошо известные железо-никелевые аккумуляторы, возможно, заменят более распространённые литий-ионные, менее долговечные и выносливые. Железо-никелевые батареи гораздо более устойчивы к температурному воздействию, выдерживают повышенную вибрацию, устойчивы к частым разрядам и перезарядам, к коротким замыканиям, сообщает «WordScience.org». Они ..
2012-06-28 2219 0 Технология
0
Учёные создали наклеиваемую гибкую солнечную батарею
Традиционно тонкоплёночные солнечные батареи изготавливают на жёсткой подложке из стекла или кремния, которая сильно ограничивает потенциал их применения. Существуют также их гибкие версии, но они требуют сложных методов производства и особых материалов. Учёные из Стэнфорда (Stanford University) создали гибкие солнечные ..
2012-12-27 2154 0 Технология
0
Ученые разработали солнечные батареи толщиной с паутину
Эксперты, работающие в университете Иоганна Кеплера, который расположен в Австраии, совместно с учеными из Токийского университета смогли произвести, как они говорят, революционное решение в разработке органических гибких солнечных аккумуляторов. Специалисты создали сверхтонкие, гибкие и очень эффективные фотоэлементы. Третья ..
2012-04-12 1982 0 Технология
0
Созданы батарейки, которые можно будет использовать 27 лет
О новой впечатляющей разработке сообщили исследователи из немецкого центра ZSW. По их заявлению, удалось создать литий-ионные батареи, которые будут функционировать на протяжении 27 лет. Как сообщают сами специалисты, их батареи отлично подойдут для электромобилей, ведь даже после 10 тысяч циклов ..
2013-06-12 2635 0 Технология
1
Ученые увеличили КПД прозрачных солнечных батарей
Специалисты из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе разработали эффективные прозрачные солнечные батареи. Это изобретение было сделано еще в прошлом году, но сейчас его создатели вдвое увеличили КПД батарей, сообщает «Азиатский репортер». Ученые из Калифорнийского института в Лос-Анджелесе смогли значительно увеличить эффективность прозрачных ..
2013-07-31 2770 0 Технология
0
Ученые нашли метод изготовления дешевых полупроводников
Группа инженеров Университета Северной Каролины обнаружили, что укладка материалов толщиной в один атом может создать полупроводник, который эффективно осуществляет перенос заряда, несмотря на несоответствие кристаллических структур материалов. Технологическое решение американских ученых позволит снизить стоимость ..
2014-12-11 6226 0 Технология
1
Компания HP вводит систему двойного аккумулятора
Немецкий производитель H P Velotechnik планирует установить систему из двух аккумуляторов на всей своей линейке электровелосипедов уже в следующем месяце. Двойные батареи будет означать удвоенное расстояние езды. Новая опция «двойной батареи» добавляет вторую батарею к рамам велосипедов. Через ..
2013-10-19 1814 0 Технология
0
Твердые литий-серные батареи: дешево и выгодно
Исследователи из Национальной лаборатории Оук-Ридж (ORNL) придумали дизайн для перспективных литий-серных аккумуляторов, которые значительно дешевле и выгоднее, чем стандартные литий-ионные. При использовании твердого электролита, а не жидкого, батарея также становится гораздо безопаснее и прочнее, чем предыдущие модели, сообщает «TG ..
2013-06-8 1899 0 Технология
0
Новые прозрачные экраны заменят аккумуляторы
Специалисты Американской компании Ubiquitous Energy разработала прозрачное покрытие ClearView Power, выполня­ющее функцию солнечной батареи. Суть изобретения состоит в избирательном использовании световых волн. Традиционные солнечные батареи собирают весь спектр – видимые волны, ультрафиолетовые, ..
2013-03-13 1796 0 Технология
0
Придуман электрический переключатель толщиной в три атома
Инженеры из Стэнфорда смоделировали электронный переключатель между проводящими и непроводящими состояниями кристалла специального вида. Исследование ученых опубликовано в журнале Nature Communications, а кратко с ним можно ознакомиться на сайте Стэнфордского университета. Ученые считают, что они обнаружили материал, способный переключаться между ..
2014-07-02 1502 0 Технология
-1