Ученые из Японии и США разработали гибкие солнечные панели, способные преобразовывать света в энергию с КПД до 10 процентов и сохраняющие эффективность при нагревании до 100 градусов Цельсия, сообщают разработчики в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Исследователи постоянно работают над улучшением солнечных панелей, но, как правило, такие улучшения направлены на повышение КПД или снижение стоимости панелей, хотя существует множество других факторов, влияющих на их применимость. В частности, для использования в качестве источника энергии в носимых устройствах или умной одежде панели должны выдерживать постоянные механические нагрузки, а также быть гибкими и эластичными.

Xiaomin Xu et al. / PNAS, 2018

Ученые под руководством Такао Сомэя (Takao Someya) из японского Института физико-химических исследований (RIKEN) разработали органические солнечные панели с высокой для такого класса устройств эффективностью, а также гибкостью и способностью длительно работать в условиях высоких температур. Панель представляет собой пленку толщиной в три микрометра. Около трети микрометра занимают несколько слоев, ответственных за выработку энергии. Они изолированы от окружающей среды с помощью слоев парилена и тефлона с одной стороны и полиимида с другой. Они защищают основную часть солнечной панели от воздействия тепла и не лишают устройства гибкости.

Структура солнечной панели. Xiaomin Xu et al. / PNAS, 2018

Исследователи создали большое количество прототипов и протестировали их свойства. Некоторые прототипы показали десятипроцентную эффективность преобразования солнечной энергии в электричество. Для сравнения, рекордный показатель для органических солнечных панелей с жесткой подложкой составляет 13,1 процента. Помимо этого исследователи протестировали устойчивость панелей к нагреванию. Испытания показали, что эффективность устройства не падает при четырехчасовой выдержке при ста градусах Цельсия. Также они протестировали его при стандартных условиях для тестирования органических солнечных панелей. Выяснилось, что эффективность устройства падает на 20 процентов после более чем 500-часовой выдержки при 85 градусах Цельсия. Разработчики продемонстрировали, что солнечную панель можно наносить с помощью термоплавкого клея или пленки на различные гибкие поверхности, например, ткань. При этом сама солнечная панель не теряет своих свойств, несмотря на нагревание при нанесении.

Солнечная панель, наклеенная на ткань. Xiaomin Xu et al. / PNAS, 2018

В прошлом году группа ученых под руководством Такао Сомэя представила другие гибкие органические солнечные панели. В отличие от новой разработки они способны выдерживать погружение в воду, но обладают меньшей эффективностью преобразования солнечного света в электричество — 7,9 процента.

Автор: Григорий Копиев