Фотоэлектрические устройства из витражного стекла
Могут ли прекрасные витражи, яркие рекламные щиты или ряды стекол офисных зданий стать солнечными батареями, которые вырабатывают электричество? Новое исследование Мичиганского университета (США) описывает способ создания прозрачных и красочных солнечных батарей на основе кремнийорганическойкомпозиции, что позволяет решить некоторые проблемы, которые были характерны для таких батарей в прошлом.
На современном этапе возможности цветных солнечных батарей зависят, во многом, от краски, которая рассеивает свет и размывает фон, или от световых фильтров и фильтров на основе пласмоники, недостаток которых заключается в том, что изменение угла обзора приводит к нежелательным изменениям цвета. Для того чтобы создать прозрачную солнечную батарею и одновременно избежать упомянутых проблем, Джей Гуо (Jay Guo) и его исследовательская команда разработали несколько ключевых решений. 
Во-первых, для обеспечения прозрачности необходим тонкий полупроводниковый слой толщиной в 10-20 нанометров, намного тоньше распространенных активированных силиконовых солнечных батарей. Для решения этой проблемы использовался слой не кристаллического, а аморфного силикона (а-Si). Он применяется в плоскопанельных дисплеях, так что уже существует технология намотки этого вещества, которую можно было бы использовать для создания крупных солнечных батарей в форме окон.
Второй проблемой является создание цвета. Исследовательская команда Гуо обнаружила, что добиться изменения цвета можно посредством изменения толщины аморфного силикона: 6 нанометров для синего, 11 – для зеленого, 31 – для красного. Именно эти цвета и были объектом их изучения.
С помощью этих окрашенных батарей команда создала маленькую модель американского флага, который выглядит как декоративное стекло, однако при воздействии солнечным светом вырабатывает почти 2 мА тока с эффективностью в 2 процента. Полностью органические солнечные панели обычно обладают эффективностью в 10 процентов. Свет по определению отражается обратно в наши глаза, когда мы воспринимает цвет, так что цветная солнечная панель никогда не будет настолько же эффективной, как полностью черная панель.
Исследователи отмечают, что это один из тех случаев, когда жертвуют эффективностью ради красоты. Со своей стороны, Гуо надеется, что по причине своего внешнего вида такие солнечные панели будут помещаться не только на крышу, но и по сторонам здания.
Цветные панели не меняли своих цветов, когда угол обзора достигал 60-70 градусов. Наблюдатель увидит тот же эффект панели независимо от того, стоит ли он напротив нее или по диагонали.
Одной из новых областей применения технологии, которую предложили исследователи, является создание крыш теплиц, в которых зеленый и ультрафиолетовый свет поглощается для производства электричества, в то время как красные и синие лучи поступают непосредственно растениям.
Впервые исследование было опубликовано в журнале Scientific Reports.
По материалам пресс-релиза Университета.
Иван Штепа nauka21vek.ru