Трехмерные солнечные батареи, составленные из «нанонебоскребов», можно не поворачивать под прямым углом к Солнцу: при попадании света под острыми углами они особенно эффективны.

Джад Риди и опытный образец «Наноманхэттена», трехмерной солнечной батареи
На поперечном сечении видно, что теллурид кадмия полностью покрывает «башню» из углеродных нанотрубок

Джад Риди (Jud Ready) и его коллеги из Исследовательского института Джорджии создали «трехмерные» солнечные батареи, обладающие высокой эффективностью при падении света под острыми углами. Необычность новых фотоэлектрических преобразователей можно увидеть, посмотрев на них под сильным микроскопом: каждый их квадратный сантиметр содержит десятки тысяч микроскопических «башен», составленных из миллионов соединенных углеродных нанотрубок.

Квадратные башни имеют ширину 40 мкм, высоту 100 мкм и разделены расстоянием в 10 мкм. Они изготовлены методом химического осаждения пара. Так что поверхность новой батареи при увеличении напоминает Манхэттен с высоты птичьего полета: в ущельях между мириадами «небоскребов» свет просто теряется и почти не выходит обратно. Чтобы башни превратились в солнечные ячейки, их покрыли тончайшими слоями полупроводников: теллуридом кадмия и сульфидом кадмия. В качестве электрода выступает покрытие из оксида индия и олова.

Если обычные солнечные батареи, не обладающие системой поворота вслед за Солнцем, показывают наибольшую эффективность лишь в полдень, когда свет падает на них под углом 90 градусов, а до и после полудня их КПД заметно снижается, то трехмерные батареи ведут себя прямо противоположным образом. При падении света под углом 90О их КПД оказался равным всего 3,5%, а вот в первой и во второй половинах дня их эффективность выше и доходит до 7% при угле падения лучей в 45О. Таким образом, если нет возможности поворачивать солнечные панели вслед за Солнцем (например, если они покрывают крышу здания), общая эффективность «трехмерных» солнечных батарей за день будет выше, чем у обычных.

Правда, КПД преобразования новинки пока не впечатляет. Однако Риди считает созданные им батареи лишь прототипом и работает над оптимизацией как пропорций и геометрии башен, так и состава их покрытия. Он полагает, что в течение нескольких лет новую технологию удастся довести до коммерческого применения. Особенно она должна «понравиться» спутникам, так как устраняет необходимость в точной ориентации панелей на Солнце.

Читайте также об использовании солнечных батарей в крышах и стенах зданий: «Ближе к Богу», «Google вне компьютера», а также о миниатюрных турбинах для питания мобильных устройств: «Меньше, да лучше».

«Нанометр»