Миниатюрные солнечные элементы, подобные разработанным инженерами Висконсинского университета в Мэдисоне (UW-Madison), могут обеспечить энергией миллионы персональных устройств, таких как носимые медицинские сенсоры или умные часы.

Крупные фотоэлектрические панели, монтируемые на крышах домов, получают электроэнергию из зарядов, которые движутся от верхнего электрода к нижнему. Новые малогабаритные солнечные элементы, представленные группой профессора UW-Madison, Хонжуй Цзяна (Hongrui Jiang) в статье для журнала Advanced Materials Technologies, используют для этого заряды, перемещающиеся в поперечном (латеральном) направлении.

В вертикальных структурах одному слою приходится выполнять две функции: пропускать свет и проводить заряды. Лишь считанные материалы справляются с ними одинаково хорошо. Горизонтальная схема предоставляет конструкторам больше свободы в выборе используемых материалов.

Вместо того, чтобы изготавливать «сэндвич» солнечной батареи из последовательно накладываемых слоев, группа Цзяна создала плотный массив миниатюрных электродов на поверхности прозрачного стекла. В полученной структуре, напоминающей те же сэндвичи, только поставленные на ребро бок о бок, а функции сбора света и переноса зарядов разделены между двумя компонентами.

Лучшие из горизонтальных солнечных элементов нового поколения преобразуют в электричество только 1,8% поступающего света. Группа Цзяна смогла улучшить этот результат почти в три раза, доведя эффективность до 5,2%.

«В других структурах много места тратится впустую из-за отсутствия электродов или их несоответствия, — пишет Цзян. — Разработанная нами технология позволяет делать очень компактные горизонтальные структуры с полным использованием имеющегося пространства».

Вместе с коллегами Цзян работает над дальнейшим уменьшением размеров своих солнечных элементов и улучшением их эффективности за счёт применения более прозрачных и электропроводящих материалов. Главной практической целью является создание гибкой солнечной батареи, которую можно будет встраивать в контактные линзы с автофокусом.