Турция увеличила импорт природного газа в январе 2024 году
30.03.2024
Японские и австрийские физики разработали полностью органический фотоэлемент толщиной в несколько микрометров, который можно обернуть несколько раз вокруг человеческого волоса без потери функциональности, и представили его в статье в журнале Nature Communications.
За последние годы ученые создали множество новых типов фотоэлементов, преобразующих энергию света в электричество или биотопливо. Так, в феврале 2012 года американские физики разработали особое покрытие из полых нанокристаллов кремния, поглощающих до 75% солнечных лучей.
Кроме того, в новом тысячелетии активно разрабатываются органические солнечные батареи. Производительность таких батарей остается на достаточно низком уровне, но при этом они крайне дешевы в производстве и отличаются высокой гибкостью и механической прочностью.
Группа физиков под руководством Мартина Кальтенбруннера (Martin Kaltenbrunner) из университета Иоганна Кеплера в городе Линц (Австрия) разработала технологию, позволяющую производить сверхтонкие и сверхгибкие фотоэлементы из органических веществ и лавсановой пленки, применяющейся в качестве диэлектрика в микро-конденсаторах.
Как объясняют ученые, пленка из лавсана используется в качестве «обложки» для фотоэлемента, который представляет собой многослойный «торт» из нескольких слоев органических полупроводников – политиофена (P3HT), эфира масляной кислоты (PCBM) и других сложных соединений. На нижнюю и верхнюю части «торта» напыляются тонкие электроды из калия и серебра, поверх которых приклеены защитные пленки из лавсана.
Для увеличения прочности конструкции ученые прикрепили к лавсановым «обложкам» полоски эластичного материала, что позволило растягивать батарею в несколько раз, не опасаясь разрыва электродов или полупроводящих пленок.
Толщина полученного «бутерброда» составляет всего 1,9 микрометра, что позволяет обернуть такую батарейку вокруг человеческого волоса несколько раз. Невероятная гибкость и механическая устойчивость защищают устройство от необратимых повреждений при «раскручивании» пленки.
Экспериментальная батарейка на основе микропленки поглощала до 4% энергии искусственного «Солнца» в лаборатории, что сопоставимо с производительностью других тонких фотоэлементов на базе органики. Следует понимать, что коэффициент полезного действия в «полевых» условиях может быть несколько ниже лабораторных значений.
Тем не менее, у данного изобретения есть существенное преимущество по сравнению с другими решениями – оно продолжает вырабатывать электричество даже при сжатии на 80% или растягивании в 4 раза.
Кроме того, с точки зрения соотношения массы и производимой мощности пленка из органики легко обходит своих кремниевых конкурентов. По расчетам физиков, она производит до 10 ватт на грамм массы, тогда как кремниевые и многокомпонентные фотоэлементы достигают лишь 0,8 или 0,3 ватт на грамм.
Как полагают ученые, это делает их изобретение идеальным источником энергии для сверхлегких БПЛА, аэростатов, роботов размером с насекомого, а также для интеграции в «искусственную кожу».
С другой стороны, после двадцати-тридцати деформаций пленка теряет до четверти мощности. Ученые полагают, что это связано со тем, что структура эластичных полосок со временем «портится», из-за чего пленка не разжимается до конца после двух десятков циклов деформации.
Тема дня 15.04.2024
Тема дня 09.04.2024
Тема дня 09.04.2024
Тема дня 04.04.2024
Новости компаний 27.03.2024
Технологии 08.04.2024
Технологии 12.02.2024
Аналитика 02.12.2021
Технологии 31.07.2019
Чтобы оставить комментарий или выставить рейтинг, нужно Войти или Зарегистрироваться
Читайте также