Ученые разработали новый принцип создания гибких солнечных батарей с использованием всего 1% дорогостоящих полупроводниковых материалов по сравнению с традиционными панелями, который, к тому же, позволяет увеличить их эффективность, что можно использовать при создании нового поколения солнечных элементов.

Обычно для производства солнечных элементов применяются пластины кремния с шероховатой поверхностью, которая позволяет им лучше улавливать лучи солнечного света, падающие на батарею под разными углами. Несмотря на то, что кремниевые пластины очень широко используются в современной микроэлектронике, их стоимость слишком высока для массового внедрения и коммерциализации солнечных батарей. Группа ученых под руководством Гэри Этуотера из Калифорнийского технологического института в Пасадене, США, показала, что количество дорогостоящего полупроводника, необходимое для изготовления солнечной панели, можно сократить в 100 раз, если вместо пластин использовать кремниевые стерженьки микронных размеров. Это, по мнению ученых, позволит существенно снизить стоимость солнечных батарей.

Эти микростержни, называемые учеными вискерами с помощью современных технологий могут быть получены в больших количествах и выставлены на подложку из стекла или полимера вертикально.

В своей работе авторы статьи использовали в качестве подложки гибкий полимер, так что их конечное изделие напоминает чем-то ковер. В ходе испытаний нового прототипа солнечной батарей с различной плотностью и типом упорядочения вискеров в «ковре», ученые обнаружили, что благодаря своей геометрии, система из торчащих вверх стержней особенно эффективна в преобразовании в электричество света, падающего под малыми углами.

Иными словами, такая батарея дает максимальную отдачу в утренние и вечерние часы, однако эта же геометрия осложняет конверсию в электричество полуденного света, падающего на батарею отвесно.

Для увеличения эффективности батареи ученые заполнили полимер отражающими микрогранулами оксида алюминия, направляющими падающий на них свет в разные стороны. Этот отраженный свет таким образом оказывается как бы «заперт» между стержнями, где он и поглощается с выделением электричества. Это дало возможность использовать более 85% полуденного света для преобразования в электричество.

Более того, солнечные батареи на основе кремниевых вискеров оказались эффективнее пластин в преобразовании в электричество инфракрасной части спектра электромагнитного изучения.