Как выяснилось, улучшить производительность органических солнечных панелей можно путем придания плоской поверхности неровной текстуры. Обнаружить это удалось турецким исследователям из Университета Абдуллы Гюля. В ходе экспериментов они разработали пупырчатую поверхность, способствующую большему улавливанию света, за счет чего серьезно выросла эффективность солнечных батарей.
Стандартные солнечные панели плоские, при этом они хорошо поглощает энергию света под определенными углами наклона от 15 до 40 градусов по отношению к Солнцу. В противном случае их КПД падает, поэтому ученые решили поэкспериментировать с различными формами поверхности, включая встраивание сферических нанооболочек из кремнезема. Решение оказалось рабочим и позволило улавливать больше энергии ввиду поглощения большего количества света.
Поверхность и поперечное сечение новых солнечных элементов
Команда исследовала фотоэлектрические элементы, изготовленные из органического полимера P3HT:ICBA в качестве активного слоя, наложенного поверх слоя алюминия и подложки из PMMA, покрытой прозрачным защитным слоем оксида индия-олова (ITO). Эта многослойная конструкция пронизывала весь купол, или «полусферическую оболочку», как называют ее исследователи.
После множества экспериментов и анализа методом конечных элементов (FEA) ученые пришли к выводу, что по сравнению с плоскими поверхностями солнечные элементы, усеянные неровностями, показали улучшение поглощения света на 36% и 66% в зависимости от поляризации света. Эти неровности также позволяют свету проникать с более широкого диапазона направлений, обеспечивая угол обзора до 82 градусов.
Благодаря улучшенным характеристикам поглощения и всенаправленности предлагаемые активные слои в форме полусферической оболочки будут полезны в различных областях применения органических солнечных элементов, таких как биомедицинские устройства, а также в сфере производства электроэнергии, интернета вещей и так далее, — сообщил профессор Дуен Ха.
На данный момент ученые пока не создали физические версии новых солнечных элементов. Тем не менее, если разработка окажется рабочей, она сможет серьезно усовершенствовать солнечную энергетику, а также позитивно повлиять на различного рода носимую электронику.
