Солнечная батарея из «наноелочек»
Нужен электромонтаж или электроизмерения? Звоните нам!
Калифорнийские изобретатели создали уникальную солнечную батарею, тепловая энергия которой может использоваться для получения электроэнергии и для других целей. На поверхность диэлектрика они высадили «лес» из серебряных «елочек». Тонкие полоски металла (медь, серебро, золото) замечательно поглощают свет и передают дальше его энергию в виде тепла или же других форм электромагнитного излучения. Объясняется это явление возникновением на поверхности металлов, так называемых плазмонов – коллективных колебаний электронов, способных к поглощению и передаче энергии.
Батарея, изобретенная американцами, имеет три слоя: металлическая подложка, диэлектрик и «елочки» (плазмонные резонаторы). На поверхность изолятора ученые высадили «деревья» 2-х видов. У одних ширина «ствола» 60 нм (нанометров), а у других 120 нм. «Елочки» были посажены на расстоянии 300 нм друг от друга. Благодаря серебряной подложке, которая выполняет функцию отражателя, свет не может выйти за пределы батареи. «Деревья», как антенны, захватывают световые волны и передают их энергию в диэлектрик. Вначале исследователи экспериментировали с «обычными» плазмонными резонаторами, высаженными в параллельные ряды. При облучении батареи лазером пик поглощения для полосок в 60 нм приходился на излучение только видимого синего света, а для полосок в 120 нм – только видимого зеленого. Возникала сложность в подборе «правильной» длины волны, что ограничивало возможности устройства в практическом применении.
Тонкие полоски серебра в форме «елочек» из вытянутых трапеций таким недостатком не страдают. Они способны поглощать излучение всего видимого спектра. Устройство наиболее эффективно работает на длине волны в 504 нм, поглощая в этой части спектра 77% энергии, однако в другой части эффективность снижается до 30-40 %. Превратив «лес» из «линейного» в «клетчатый» ученым удалось улучшить работу своего изобретения. Теперь батарея способна поглощать 70-90% видимого излучения и на эффективность конструкции абсолютно не влияет поляризация волн. Исследователи предполагают, что производительность батареи можно еще увеличить, если превратить ее в «бутерброд», состоящий из нескольких слоев диэлектрика и металлических «деревьев».