Зачем обёртывать солнечные батареи в бумагу?

Группа господ учёных из Мэрилендского (США) и Южнокитайского технологического (КНР) университетов во главе с Лянбин Ху (Liangbing Hu) считает, что новые перспективные солнечные батареи могут быть сделаны с использованием обычной древесины.

Объясняется это так: эффективность работы солнечных батарей зависит от оптической прозрачности (что позволяет свету проникать в них) и их способности этот свет рассеивать, что способствует высокому поглощению пойманного света материалами фотоэлемента.

До сих пор солнечные батареи с высокой прозрачностью «на входе» (90%) имели далеко не блестящие способности к рассеиванию света (около 20%). Попросту говоря, свету не только легко войти в такой фотоэлемент, но и довольно просто из него выйти, избежав трудповинности в виде выработки электричества.

В результате, среди прочего, они хорошо работают только тогда, когда свет падает на них под прямым углом, то есть в полдень или на экваторе. Утро, вечер, зима — вот время, когда солнечные лучи в развитых странах падают под большими углами — а значит, эффективность неподвижной солнечной батареи в умеренных широтах уменьшается примерно в полтора раза от максимально доступных величин.

Поэтому-то исследователи и разработали новую бумагу на основе обычной древесины, имеющую не только прозрачность в 96%, но и показатели рассевания света порядка 60% — лучшие среди всех известных для веществ с высокой прозрачностью.

Как-то странно, скажете вы: у бумаги вроде бы иные свойства; какие, к чёрту, 96% прозрачности?! Дело в том, что у обычной бумаги структура микропористая. Здесь же использовалась нанопористая бумага (размер пор на порядки меньше), поэтому в ней нет микрополостей с воздухом внутри, повышающих рассеивание света в обычной бумаге и вместе с тем делающих её малопрозрачной. Достигается это обработкой бумаги таким методом, который ослабляет водородные связи между её микроволокнами, после чего плотность материала растёт, а структура резко меняется.

Тем не менее полости в бумаге всё равно остаются и, несмотря на меньший размер, всё же довольно прилично рассеивают свет, что позволяет надеяться на включение такой нанобумаги в состав новых солнечных батарей.

Покрыв в ходе экспериментов новинкой кусок обычного кремния, разработчики пришли к выводу, что использование света в солнечных батареях, наделённых такой поверхностью, может вырасти на 10%, и это приведёт к такому же росту КПД вне зависимости от конкретного состава фотоэлемента, оснащенного новой бумагой. В связи с тем, что процесс ламинирования такой нанобумагой (как и сырьё для её производства) не слишком дорог, бумажной оболочкой имеет смысл наделять не только новые солнечные батареи, но и уже установленные образцы.

кл