В Стэнфорде создали солнечный элемент из углерода

Вместо металлов в солнечном элементе, предложенном исследователями из Стэнфорда, используются листы графена толщиной в один атом и однослойные углеродные нанотрубки. Источник: Precourt Institute for Energy at Stanford University

Ученые из Стэнфордского университета создали солнечный элемент, полностью изготовленный из углеродного материала.

Пока все работы находятся на этапе исследований, но в случае успешного их завершения и перехода к коммерческому применению новых технологий можно ожидать кардинального удешевления солнечных батарей, которые сегодня изготавливаются из дорогостоящего индия.

Детали исследований были опубликованы в электронной версии журнала ACS Nano.

«Первые прототипы уже готовы, но какое-то время еще уйдет на их доработку», – сообщил профессор химических технологий Стэнфордского университета Женан Бао.

Как и в обычном солнечном элементе, в созданном в Стэнфорде прототипе используется фотоактивный слой, реагирующий на солнечный свет. Этот слой расположен между двумя электродами. Поток электронов с фотоактивного слоя на электроды порождает электрический ток.

В сегодняшних коммерческих солнечных элементах электроды изготавливаются из проводящего металла, например, из оксида индия и олова. Дорогостоящий индий относится к числу редкоземельных металлов. По мере увеличения трудностей, связанных с его добычей и поставками, возникают тенденции к росту цены.

Вместо металлов в солнечном элементе, предложенном исследователями из Стэнфорда, используются листы графена толщиной в один атом и однослойные углеродные нанотрубки. Центральный активный слой состоит из бакиболов – молекул углерода, диаметр которых не превышает одного нанометра.

Углерод – один из самых распространенных химических элементов на планете, поэтому и стоит он гораздо дешевле индия и других редкоземельных металлов.

Но на сегодняшний день элементы, полностью изготовленные из углерода, заметно проигрывают в эффективности традиционным элементам. В ходе тестирования в лабораториях Стэнфордского университета их эффективность составляла порядка 1%, что гораздо ниже показателей коммерческих солнечных элементов. Компания Sharp, например, в начале текущего года объявила о создании элемента, эффективность которого достигает 43,5%.

Низкая эффективность в какой-то мере обусловлена поглощением только тех световых волн, которые приближены к инфракрасному спектру. В настоящее время исследователи занимаются созданием элемента, способного поглощать волны в более широком диапазоне.

«Нужно повышать качество материалов и улучшать элементы, с тем чтобы они эффективнее поглощали солнечный свет, – признал Бао. – И сегодня мы работаем над этим».