Создание солнечных батарей требует значительных затрат на производство и интеграцию ряда передовых технологий. В ином случае эффективность элементов будет настолько низкой, что альтернативный источник энергии не будет иметь никаких преимуществ перед стандартными технологиями в энергетики.
Но, как выясняется, вышесказанное верно не всегда. Так, команда инженеров из университета Торонто разработала инновационную технологию распыления солнечных батарей. По словам учёных, после доработки данной методики солнечные батареи можно будет напылять на любые поверхности, начиная от велосипедных шлемов и заканчивая садовой мебелью.
В своей исследовательской работе учёные изучали перспективы использования коллоидных квантовых точек (ККТ). Новая технология будет использовать квантовые точки в качестве поглощающего фотоэлектрического материала. А поскольку они имеют запрещённую зону, которую можно варьировать, изменяя размер наночастиц, то новые фотоэлементы могут быть модифицированы для поглощения волн из различных частей солнечного спектра.
Как отмечают разработчики в пресс-релизе, эта особенность коллоидных квантовых точек может быть особенно полезной для солнечных батарей с многопереходной структурой, в которых малые и крупные точки расположены рядом друг с другом для увеличения эффективности преобразования солнечной энергии.
Та же команда из университета Торонто в рамках своих предыдущих исследований разработала новый вид коллоидных квантовых точек, которые не связываются атомами кислорода и, соответственно, не теряют свои электроны. Правда, эффективность преобразования солнечной энергии в электрическую у таких точек составила всего 8%, и поэтому инженеры решили доработать свою технологию.
До сих пор интеграция квантовых точек в уже существующие материалы была возможной лишь в ходе сложного многоступенчатого процесса, который считается малоэффективным и дорогостоящим. Теперь же Иллан Крамер (Illan Kramer), ведущий автор исследования, разработал инструмент, который позволяет буквально напылять квантовые точки на гибкие поверхности, такие как плёнка или пластик. Это, по его словам, автоматически решает проблему как стоимости, так и эффективности технологии.
"В моих мечтах я представляю, как к человеку домой приходят два работника в костюмах охотников за привидениями и распыляют солнечные батареи прямо на крышу его дома", — признаётся Крамер, чьи статьи о данной работе были опубликованы в журналах Applied Physics Letters, Advanced Materials и ACS Nano.
Технология напыления коллоидных квантовых точек потенциально пригодна для использования на абсолютно любых неровных поверхностях, что сделает солнечную энергетику значительно дешевле и проще в эксплуатации. Эффективность также конкурентноспособна: покрытие из квантовых точек на крыше автомобиля будет генерировать достаточно энергии, чтобы обеспечить работу трёх 100-ваттных лампочек.
Система, разработанная Крамером и его коллегами, получила название SprayLD. Она состоит из недорогих и легко доступных компонентов — стандартных аэрографов и форсунки — и распыляет квантовые точки на плёнкообразные материалы, превращая практически любой предмет в солнечную панель.
В данный момент Крамер и его команда решают, как адаптировать эту технологию таким образом, чтобы её можно было выпустить в массовое производство. Пока что о коммерциализации системы SprayLD говорить рано, но первые шаги, по словам исследователей, в этом направлении уже сделаны.
