Переизлучающие пигменты стали концентратором света для солнечных батарей

Alexander Pieper et al. / Nature Communications, 2018
Ученые предложили новую конструкцию солнечного концентратора, позволяющего собирать свет с большой площади на небольшую солнечную панель из эффективного, но дорогого материала. В нем используется два пигмента, один из которых поглощает свет и переизлучает на второй, который уже переизлучает свет на солнечную панель, сообщается в журнале Nature Communications.
Кремниевые солнечные батареи достаточно дешевы, но они имеют ограниченный коэффициент полезного действия. Из-за этого ученые разрабатывают альтернативные материалы для солнечных панелей с гораздо большим теоретическим коэффициентом полезного действия, но они они также гораздо дороже в производстве. Для того, чтобы снизить стоимость таких панелей до экономически целесообразного уровня, инженеры предлагают использовать небольшие панели и концентрировать на них свет с гораздо большей площади. Помимо оптических концентраторов некоторые исследователи предлагают использовать люминесцентные концентраторы, которые поглощают свет и переизлучают его на солнечную панель.
Исследователи под руководством Питера Валла (Peter Walla) из Брауншвейгского технического университета предложили новую конструкцию для люминесцентных концентраторов. Солнечная панель располагается в торце устройства, большую часть которого занимает полимер с пигментами. Ученые решили использовать схему с двумя флуоресцентными пигментами — донором и акцептором. Молекулы акцепторы сильно вытянуты и в основном излучают свет перпендикулярно, в отличие от молекул донора, излучающего более равномерно. В этой схеме пигменты-доноры располагаются в полимере хаотично, а акцепторы ориентированы вдоль плоскости солнечной панели. За счет этого доноры поглощают солнечный свет, переизлучают и этот свет попадает на молекулы акцептора, который, в свою очередь, тоже излучает в сторону солнечной панели или обратную, на которой расположена отражающая поверхность.
В прошлом году ученые предложили повышать диапазон углов падающего света для солнечных панелей с помощью материала с напоминающей крылья бабочки структурой. Такая структура позволила повысить эффективности поглощения света примерно в два раза.
Григорий Копиев