Углеродные нанотрубки могут сделать солнечные батареи более эффективными!

9-carbonnanotu.jpg

(В углеродном фотодиоде на базе нанотрубки, электроны обозначены, синим цветом, а положительно заряженные области, где электроны обычно находятся в состоянии покоя – красным.)

Исследователям из Корнеля (Cornell) удалось из отдельных углеродных нанотрубок изготовить и протестировать простую солнечную батарею, которую они назвали фотодиодом (photodiode).

Используя углеродные нанотрубки вместо традиционного кремния, ученым удалось создать основные элементы солнечной батареи, которые могут более эффективно преобразовывать свет в электричество по сравнению с используемыми в данное время технологиями.

Исследователи во главе с Полом МакЮном (Paul McEuen), профессором физики Голдвином Смитом (Goldwin Smith), и Дживунгом Парком (Jiwoong Park), доцентом химии и химической биологии 11 сентября в онлайн-журнале Science описали новый чрезвычайно эффективный процесс преобразования света в электричество. По словам исследователей, им уже удалось на практике протестировать созданные с помощью углеродных нанотрубок солнечные батареи, имеющие важное значение для следующих поколений.

"Мы не просто создали новый материал, фактически мы уже смогли использовать его в новом устройстве - полноценной солнечной батарее", сказал автор статьи Натан Гейбор (Nathan Gabor), аспирант в лаборатории професора МакЮна (McEuen).

Для создания солнечной батареи исследователи использовали одностенную углеродную нанотрубку, которая по сути является скатанным листом графена. Размером эта нанотрубка приблизительно с молекулу ДНК. Для получения с ее помощью энернии нанотрубку поместили между двумя електродами.

Работа ученых была основана на предыдущих исследованиях, в которых, используя одностенную нанотрубку, удалось создать диод (по сути это был простой транзистор), позволяющий электричеству проходить только в одном направлении. Исследователи хотели увидеть, что же произойдет, если они будут воздействовать на подобную схему светом, а не электричеством.

Варьируя цвет лазерного излучения на разных участках нанотрубки, ученым удалось установить тот факт, что более высокие уровни энергии фотонов увеличивают производство электрического потока.

Дальнейшее исследование показало, что узкая, цилиндрическая структура углеродной нанотрубки сжимала проходящие в ней электроны, которые переходили в возбужденное состояние и освобождали новые электроны. Ученые считают, что нанотрубка может быть почти идеальной фотогальванической ячейкой т.к. под воздействием энергии света с ее помощью можно получать намного больше электронов, чем любыми другими известными до этого момента способами.

Безусловно, что эта технология сильно отличается от принципа действия сегодняшних солнечных батарей, в которых дополнительная энергия рассеивается в форме тепла, что само по себе требует постоянного внешнего охлаждения.

"Хотя нам и удалось изобрести такое устройство, однако еще предстоит сделать его недорогим и надежным", сказал Гейбор (Gabor).

Обсуждение