Солнечные технологии берут на вооружение акустический эффект «шепчущей галереи»
«Шепчущая галерея» — помещение (в большинстве случаев круглой либо эллиптической формы), в котором отмечается интересный звуковой эффект – сказанное шепотом у одной из его стен будет светло различимо на противоположной стороне. Обстоятельством тому – многократное внутреннее отражение звуковой волны, пробегающей по периметру помещения.
Вдохновившись идеей, ученые Стэндфордского Университета создали фотоэлектрический материал, обращающийся с солнечным светом так же, как «шепчущие галереи» — со звуком. Не считая способности «заворачивать» попадающий на его поверхность свет новый материал владеет и другими превосходными качествами – дешевизной, меньшей зависимостью и меньшей хрупкостью от угла падения солнечных лучей.
Материал складывается из маленьких полых шариков, выполненных из нанокристаллического кремния. Владея высоким электрическим кпд и свойством противостоять разрушающему действию солнечных лучей, нанокристаллический кремний, к сожалению, слабо поглощает свет.
До сих пор данный недочёт пробовали компенсировать большей толщиной абсорбирующего слоя, что увеличивало неспециализированное время изготовления панелей. Сейчас же в игру вступают маленькие сферические образования — так именуемые «наногильзы».
Для наногильз ученые покрывают отдельные шарики кварца кремнием, а после этого посредством фтористоводородной (плавиковой) кислоты вытравливают кварц из середины появившихся сфер. На выходе приобретаем полые прозрачные наногильзы.
Попадая в одну из них, солнечный луч не проходит полностью, но захватывается и совершает пара полных оборотов в наногильзы. Это прекрасно, поскольку чем продолжительнее свет контактирует с нанокристаллическим кремнием, тем больше энергии тот поглощает.
При проведении одновременного сравнения с плоским слоем кремния новый слой, складывающийся из наногильз, продемонстрировал «намного большее поглощение в более широком диапазоне светового спектра». При применении тройного слоя наногильз различия в интенсивности поглощения света в некоторых главных диапазонах солнечного спектра достигали 75 процентов.
Так, усовершенствование в виде наногильз не только повышает эффективность солнечных панелей если сравнивать с пленкой из нанокристаллического кремния, но и облегчает их производство. Один из участников команды, исследователь Ян Яо (Yan Yao) подчернул, что «нанесение плоской пленки из жёсткого нанокристаллического кремния микронной толщины может занять пара часов, в то время как размещение наногильз, нужных для поглощения того же количества солнечного света, займет считанные 60 секунд».
Помимо этого, на создание наногильз (если сравнивать с пленкой) уходит одна двадцатая материала, и на то же значение значительно уменьшается вес и стоимость светопоглощающего слоя. Это может оказаться решающим причиной при применении той же технологии для других, более редких, материалов наподобие теллура либо индия.
Ко всему другому, эффективность работы наногильз значительно менее зависима от угла падения солнечного света на поверхность материала, так что они смогут употребляться в местностях, где не всегда вероятно достигнуть оптимального значения в этом вопросе. И, наконец, их слой достаточно узок, дабы нормально выдерживать перекручивание и сгибание, так что новый материал имеет шансы когда-нибудь появляться вшитым в одежду либо паруса.
Статья с материалами изучения была размещена в издании «Nature Communications» в феврале этого года.
Источник: www.gizmag.com
