Нанотехнологии
Википедия
Нанотехнологии
Нанотехнология представляет собой междисциплинарную область прикладной и фундаментальной науки и техники, которая имеет дело с совокупностью теоретическог... читать далее »
Новости Нанотехнологий
21.10.2013 16:22
Алюминиевые наноцилиндры подняли эффективность фотоэлементов на 22%. Нанотехнологии.
Международная группа британских, бельгийских, китайских и японских исследователей во главе с Николасом Хилтоном (Nicholas Hylton) из Имперского коллежа Лондона (Великобритания) попробовала применить нанотехнологии для того, чтобы даже при малой толщине фотоэлементов их КПД не падал.
Поверхность новых фотоэлементов, испещрённая наноцилиндрами (на картинке увеличены, так как в реальности слишком малы, чтобы заметить их невооружённым глазом), топологически начинает напоминать Lego-кирпичики. Но при всей внешней несерьёзности покрытие резко поднимает КПД солнечных батарей. (Здесь и ниже илл. Nicholas Hylton et al.)
Для этого учёные прикрепили к галлий-арсенидному фотоэлементу ряды алюминиевых наноцилиндров по 100 нм в ширину, расположив их на поверхности батарей. Попав на эти цилиндры, часть солнечных лучей отклонялась от прямой и потому шла через фотоэлемент дольше, в итоге давая больше электроэнергии даже при сравнительно малой толщине батареи.
Почему цилиндры алюминиевые? Идея улучшения поглощения фотоэлементов при помощи наноцилиндров с определённой частотой, перекрывающей светопоглощающую поверхность, обсуждается довольно давно. Однако стандартный подход, опиравшийся на применение серебряных и золотых наночастиц разных форм, ничего не давал: при их использовании КПД вместо увеличения падал, несмотря на то что названные драгметаллы всегда сравнительно неплохо взаимодействовали со светом. Почему? Изучение механизма работы наночастиц на поверхности тонких фотоэлементов показало, что на деле они слишком сильно взаимодействовали со светом, вплоть до поглощения, что и ухудшало эффективность устройства.
Алюминий, впервые испробованный этой группой, показал совсем другие результаты: он отклонял луч света, вместо того чтобы создавать угрозу его поглощения. Почему?
Авторы работы полагают, что наноцилиндры обязаны этим плазменной частоте алюминия. Для её достижения требуется более высокая энергия, чем в случае серебра и золота, поэтому для тех длин волн, с которыми работают фотоэлементы, проникновение электрического поля в наночастицу крайне затруднено, что усложняет и поглощение такой частицей видимого света.
Сечение фотоэлемента, покрытого наноцилиндрами.
Ну а результаты экспериментов таковы: вместе с использованием новых антибликовых покрытий, наносимых на фотоэлемент, внедрение алюминиевых наноцилиндров подняло эффективность опытной солнечной батареи на 22%. Толщина же её оставалась относительно малой — настолько, что на этой основе возможно внедрение гибких и весьма лёгких солнечных батарей, пригодных для нанесения на любые поверхности, включая крышки ноутбуков, задние стенки планшетов или мобильных телефонов, воодушевляюще подчёркивают исследователи.
Источник