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:
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 2577 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 2145 0 Технология
0
Ученые создали солнечные батареи прямо на тротуаре
Мы обычно видим панели солнечных батарей на крышах домов, так как они широкие и открытые поверхности, которые получают много солнечного света. Но команда ученых из университета Джорджа Вашингтона (Вашингтон, США) создала, как они утверждают - первые в мире солнечные батареи, которые могут ..
2013-10-12 2909 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 2917 0 Технология
0
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 1778 0 Технология
1
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 2282 0 Технология
0
Японские ученые создадут более эффективные солнечные батареи
Японское искусство изготовлять объемные фигурки из бумаги – киригами – помогло физикам создать такую версию солнечных батарей, которая не теряет эффективности по мере движения Солнца по небосводу и изменения угла падения его лучей на фотоэлементы. "Красота нашей идеи ..
2015-09-10 3176 0 Технология
1
Учёные разработали жидкие солнечные нанобатареи
Учёные из Университета Южной Калифорнии (USC) создали невероятно дешёвые и стабильные солнечные батареи, состоящие из очень маленьких нанокристаллов, плавающих в проводящей электричество жидкой суспензии, сообщает «WordScience.org». Солнечные нанокристаллы имеют размер около четырёх нанометров. К примеру, на булавочной ..
2012-04-27 4110 0 Технология
0
Ученые: солнечные батареи смогут генерировать из дождя энергию
Китайские инженеры из Ocean University и Yunnan Normal University разработали инновационные солнечные панели, которые могут работать в любую погоду, генерируя электричество даже из капель дождя. Традиционные солнечные батареи способны функционировать только в ясную погоду. Всепогодные ..
2016-04-16 2479 0 Технология
0
Недорогие солнечные элементы станут дешевле
Несмотря на свою способность генерировать экологически чистую электроэнергию, солнечные батареи распространены не так широко, как хотелось бы экологам. Основным камнем преткновения на пути роста генерирующих мощностей, конечно же, является цена. Из-за потребности производителей в относительно дорогих полупроводниковых материалах ..
2012-08-9 3258 0 Технология
0
Новая технология увеличивает КПД солнечных батарей
По словам ученых, материал, который разделяет частицы света на несколько пакетов энергии в конечном счете может сделать работу солнечных батарей более эффективной. Материал, известный как пентацен (pentacene), находясь в тонком слое покрытия солнечной батареи, может ..
2013-04-21 3415 0 Технология
0
Ученые: солнечные батареи будут работать в ИК диапозоне
Исследователи Массачусетского технологического института (MIT) совершили огромный прорыв в технологии солнечных батарей – ученые создали новый тип фотоэлементов, способных работать в инфракрасном диапазоне. До сих пор солнечные батареи не способны были функционировать в подобных условиях. Эта новая технология может ..
2012-06-26 3081 0 Технология
2
Группа учёных разработала новый тип солнечных батарей
Коллектив учёных из кембриджского университета разработал новый тип солнечных батарей, у которых максимальная эффективность по сравнению с обычными солнечными батареями, больше на 25 процентов, сообщает «АйтиХак». Традиционные солнечные элементы относительно неэффективны в плане захвата солнечного света и в следствии этого многие ..
2012-02-9 6923 0 Технология
0
Прозрачные солнечные батареи заменят оконные стекла
В Центре исследований Массачусетского технологического – появилась уникальная разработка, которая позволят использовать обычные окна, как солнечные батареи для производства электроэнергии, сообщает volgoplast.com. Процесс преобразования света в электричество будет происходить сам по себе, кроме того, вы не потеряете возможность ..
2014-04-01 5701 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 6356 0 Технология
1