Разработаны солнечные батареи толщиной с человеческий волос. Если покрыть такими батареями крышу среднестатистического дома, их суммарный вес составит около 20 килограммов.
Элементы созданы учеными Массачусетского технологического института (MIT) на базе предыдущих наработок. Еще в 2016 году инженерам удалось сконструировать сверхтонкие солнечные элементы, достаточно легкие, чтобы лежать на поверхности мыльного пузыря, не разрушая его. Та технология обладала большим потенциалом, но разработчики сталкивались с серьезными проблемами при производстве таких панелей. Для создания элементов требовалось применение вакуумных камер и дорогостоящих методов осаждения из паровой фазы. Теперь ученым удалось оптимизировать и удешевить процесс, используя методы 3D-печати.
В основе технологии лежат полупроводящие чернила для принтера. Они наносятся на пластиковую подложку толщиной всего 3 микрона. В сочетании с печатаемым электродом это создает готовый солнечный модуль. Затем этот модуль клеится на тканевую подложку, которая обеспечивает элементу механическую прочность.
Готовое изделие представляет собой гибкий и сверхлегкий солнечный элемент в десятки или даже сотни раз легче обычных солнечных батарей. Если измерять отношение выработки энергии к массе элементов, то новые батареи выдают в 18 раз больше мощности на килограмм собственного веса.
В ходе тестирования команда обнаружила, что солнечный элемент может генерировать 370 ватт на килограмм, когда он наклеен на ткань, и 730 ватт на килограмм без тканевой подложки.
«Типичная солнечная установка на крыше дома в Массачусетсе генерирует около 8000 Вт. Чтобы генерировать такое же количество энергии, наши тканевые фотоячейки должны весить около 20 килограммов», - сказал Майуран Сараванапаванантам, один из авторов исследования.
Также тесты показывают, что тканевая солнечная панель может быть свернута и развернута более 500 раз, сохраняя при этом 90% своих возможностей по выработке энергии. Проблемой все еще остается деградация под воздействием окружающей среды. Потому команда работает над тонким покрытием, которое бы защищало элементы от воздействия погоды, сильно не увеличивая их вес.
«Покрытие солнечных элементов тяжелым стеклом, как в традиционных кремниевых солнечных батареях, сводит на нет ценность открытия. Поэтому в настоящее время команда разрабатывает ультратонкие покрытия, которые лишь частично увеличат вес сверхлегких устройств», - говорит Джеремия Мваура, научный сотрудник Исследовательской лаборатории электроники MIT.
Исследование опубликовано в журнале Small Methods.
