Ученые из Стэнфордского университета создали первую солнечную ячейку, полностью состоящую из углерода
Данная разработка является перспективной альтернативой современным кремниевым солнечным ячейкам, которые имеют ряд недостатков, главный из которых – это высокая цена. В свою очередь, углерод не только дешев, но и может обеспечить более высокую производительность солнечных панелей.
В отличие от жестких кремниевых солнечных панелей, которые украшают многие крыши, стенфордский прототип представляет собой тонкую пленку, которую наносят на поверхность осаждением раствора. В будущем это может позволить покрывать солнечными панелями различные объекты, например здания или автомобили. При этом процесс изготовления раствора и его нанесения не требует большого количества сложного оборудования и значительных финансовых затрат.
Углеродная солнечная панель пока имеет очень низкую эффективность, но ее дешевизна и способность выдерживать экстремальный нагрев могут стать дальнейшим стимулом для развития технологии
Экспериментальная солнечная ячейка состоит из поглощающего солнечный свет светочувствительного слоя, зажатого между двумя электродами. В типичных тонкопленочных солнечных ячейках электроды изготовлены из токопроводящего металла и оксида индия и олова (ITO). Однако таких материалов, как индий, мало, и они с каждым годом дорожают. В свою очередь недостатка в углероде в будущем не предвидится. Ученые заменили серебро и ITO, используемые в обычных электродах, листом графена (пленкой углерода толщиной в один атом) и углеродными нанотрубками в 10000 раз более тонкими, чем человеческий волос. Для активного слоя ученые использовали материал, изготовленный из углеродных нанотрубок и фуллеренов - углеродных молекул похожих по форме на футбольный мяч диаметром в 1 нанометр.
В результате каждый компонент в новой солнечной ячейке изготовлен из дешевого углерода. Правда, пока эффективность новой солнечной ячейки невысока, всего 1%, поэтому ученые работают над ее повышением. В первую очередь низкий КПД связан с тем, что углеродные нанотрубки хорошо поглощают свет в основном в ближнем инфракрасном диапазоне. Зато новая ячейка получилась весьма надежной, в частности она способна выдержать нагрев до температуры 600 градусов по Цельсию.