В национальной лаборатории Министерства Энергетики США Саванна Ривер Savannah River National Laboratory проводятся работы по повышению эффективности поглощения солнечной энергии при помощи специальных покрытий, имитирующих известные природные структуры. Такие исследования являются одними из приоритетных в энергетической стратегии страны.

Проект является примером весьма эффективного сотрудничества Лаборатории с университетскими научными центрами. Группа д-ра Мари Кейн (Marie Kane) проводит исследования наноструктурированных покрытий с уменьшенным показателем отражения и их влияния на увеличение эффективности фотоэлементов. Группа работает в тесном сотрудничестве с проф. Пенг Жиангом (Peng Jiang) из Университета Флориды (University of Florida) по оценке применимости новых покрытий в таких долговременных приложениях, как промышленные и бытовые фотоэлементы. Объединенная группа проводит исследования по применению новых покрытий в экстремальных условиях эксплуатации, например, на космических аппаратах. Проект финансируется Министерством Энергетики США.

По словам д-ра Кейн, в большинстве фотоэлементов теряется порядка одной трети падающей солнечной энергии только за счет отражения. Ученым удалось разработать новый вид покрытий, который имитирует механизм поглощения оптического излучения глазом обычной моли, что позволило резко уменьшить нежелательное отражение с 30% до порядка 2% при использовании с типичными кремниевыми фотоэлементами. Проект включает в себя испытания твердости и прочности этих наноструктурных покрытий, нанесенных на подложки для фотоэлементов различных типов, а также их эксплуатационных параметров в экстремальных условиях (высокой температуры, влажности, радиационного воздействия).

Нанотехнология – понимание и контроль процессов, происходящих на атомарном или молекулярном уровне, имеет огромный потенциал повышения эффективности и эксплуатационных параметров во многих энергетических приложениях, как говорит д-р Кейн. За последние 7 лет американское правительство инвестировало порядка 8,3 миллиарда долларов в нанотехнологию и этим самым способствовало значительному прогрессу в понимании фундаментальных знаний на уровне наноразмерных объектов и процессов.

Важнейшим следующим шагом в реализации возможностей нанотехнологии является улучшение производственных процессов и промышленных технологий для наноматериалов и нанопродуктов, многие их которых «застряли» в лабораториях. Одним из проектов, призванных решить такие задачи, является проект, который ведет группа д-ра Кейн.

Евгений Биргер