Наноклей для нанообъектов
 Нанокристалл, окруженный ионами "наноклея". (кликните картинку для увеличения) |
|
||||||||
Солнечная энергия – один из наиболее доступных вариантов альтернативной энергии. В целом идея ее преобразования в электричество основана на фотоэлектрическом эффекте, в той или иной степени присущем атомам вещества. Однако, активность фотоэффекта – далеко не единственная характеристика, благодаря которой побирается основа для солнечных батарей. Вещество должно отражать минимум солнечной энергии, быть оптически прозрачным и т.п. Основное препятствие для распространения солнечных батарей повсеместно – низкое КПД промышленных образцов, и, стало быть, высокая стоимость получаемой энергии.
На сегодняшний день наиболее распространены кремниевые солнечные элементы, однако, их нельзя назвать наиболее эффективными. Благодаря развитию нанотехнологий, появилась возможность использовать в качестве покрытия для солнечных элементов нанокристаллы – фрагменты кристаллов с размерами менее 100 нм. Особенность нанокристаллического покрытия в том, что подобные фрагменты вещества проявляют специфические физические (в частности, фотоэлектрические) свойства, в значительной степени зависящие от размеров отдельных частиц. Благодаря изучению этих свойств и правильному подбору материала, ученым удавалось создавать солнечные панели с КПД на уровне 12% (для сравнения, полимерные фотоячейки могут преобразовывать до 9% солнечной энергии в электричество).
Производство нанокристаллических солнечных элементов можно было бы сделать весьма выгодным, если бы удалось применить некоторые стандартные техники. Достаточно дешевым методом производства солнечных элементов больших размеров, к примеру, для использования на крышах домов, могла бы являться струйная печать или так называемое «спин-покрытие» (равномерное покрытие подложки веществом за счет быстрого вращения этой подложки). Оба упомянутых метода предполагают, что наносимая субстанция представляет собой некие «жидкие чернила». В качестве такой субстанции хорошо бы подошли нанокристаллы, но, к сожалению, их нельзя наносить на подложку «как есть». Отдельные нанокристаллы в нанесенных на поверхности подложки массивах плохо взаимодействуют друг с другом, что вызывает блокировку переноса электрического заряда от одного кристалла к другому и снижение эффективности солнечной батареи. До сих пор это было основным препятствием для использования нанокристаллических солнечных элементов в быту.
Группа исследователей из США преодолела эту проблему химическими методами. Они нашли способ объединения отдельных нанокристаллов между собой за счет специального состава (получившего название molecular metal chalcogenide complexes или дословно: молекулярно-металлический халькогенидный комплекс), при этом связь между ними позволяет эффективно передавать электрический ток.
Представленные исследования открывают новые возможности не только для разработчиков фотоэлементов, но и для электроники в целом.
Источники: