Ученые создали углеродный солнечный элемент

Углеродный солнечный элемент состоит из светочувствительного слоя, сделанного из нанотрубок и бакиболлов и помещенного между двумя электродами, состоящими из однослойных нанотрубок и графена (фото: Марк Шварц)

Исследователи из Стэндфордского Университета разработали экспериментальный солнечный элемент, сделанный полностью из углерода. Данное решение не только является альтернативой традиционным солнечным элементам из дорогостоящих материалов. Прототип тонкой пленки сделан из углеродных материалов, которые могут быть нанесены на поверхность в виде раствора, что значительно снижает производственные затраты и дает возможность наносить пленку на здания и окна автомобилей.

Выпускник Стэнфорда Майкл Восгеритчиан (Michael Vosgueritchian), ведущий автор исследования, говорит, что другие группы в свое время также рапортовали о разработке полностью углеродных солнечных элементов, но углеродный компонент всех этих элементов присутствовал только в среднем чувствительном слое. В отличие от этих предыдущих разработок, солнечный элемент, полученный в Стэнфорде, полностью состоит из углерода, включая даже электроды.

Вместо дорогостоящих проводящих металлов, таких как серебро и оксид индия и олова, используемых в электродах обычных кремниевых солнечных элементов, исследователи из Стэнфорда, под руководством профессора Занана Бао (Zhanan Bao), использовали графен и однослойные карбоновые трубки, которые отличаются впечатляющей электрической проводимостью и светопоглощающими свойствами.

Как и у «полностью углеродного» солнечного элемента, разработанного МИТ (MIT), чувствительный слой солнечного элемента команды из Стэнфорда состоит из материала, содержащего углеродные нанотрубки и «бакиболлы», представляющие молекулы в форме футбольного мяча с атомами углерода на каждом полюсе.

Согласно МИТ, эффективность их концептуальных разработок достигла лишь 0,1 процента, а прототип из Стэнфорда показывает лабораторную эффективность менее 1 процента, что намного ниже эффективности обычных кремниевых солнечных элементов. Несмотря на это, Бао говорит, что «с лучшими материалами и лучшими технологиями обработки мы ожидаем значительный прирост эффективности».

Основная проблема в том, что прототипы солнечных элементов из МИТ и Стэнфорда в основном поглощают свет в около-инфракрасной части спектра. Для повышения эффективности команда из Стэнфорда экспериментирует с углеродными наноматериалами, которые могут поглощать больше света в более широком диапазоне световых волн, включая видимый спектр.