Голландские ученые разработали новый материал для создания солнечных батарей, в основу которого легло устройство глаз ночных бабочек.
В настоящее время у устройств, перерабатывающих энергию Солнца в электрическую энергию, есть очень существенный недостаток: большое количество энергии рассеивается в виде тепла. Низкий КПД подобных устройств делает использование солнечных батарей экономически невыгодным.
Авторы исследования решили разработать новую конструкцию батарей, позаимствовав принцип у ночных бабочек. Эти насекомые способны видеть в темноте. Глаза ночных бабочек максимально эффективно поглощают попадающие на них лучи света за счет особого покрытия, состоящего из нанотрубок с зауженными концами. По мере того, как свет проходит вдоль нанотрубок, его индекс рефракции возрастает. Другими словами, он сильнее преломляется. В результате большая часть попавшего в глаз света достигает нервных окончаний.
Группа Хаиме Гомеса Риваса создала материал, копирующий свойства глаза бабочки. Он представляет собой так называемый метаматериал, свойства которого определяются не его составом, а структурой. Составляющие материал нановолокна разной длины обеспечивают различные оптические свойства в различных его частях. Эксперименты показали, что "аналог" глазного покрытия бабочки отражает меньше излучения, чем стандартные материалы солнечных батарей. Гомес Ривас и его коллеги доказали, что улучшенное поглощение объясняется именно лучшими проводящими свойствами разработанного ими метаматериала. До выхода этой работы оставались сомнения, что КПД материала повышался за счет рассеивания и последующего поглощения света нановолокнами.
По мнению Гомеса Риваса, теоретически возможно добиться 99-процентного поглощения попадающего на материал света. Необходимо будет увеличить длину и толщину используемых нановолокон, а это приведет к усилению рассеивания света. В дальнейшем ученые планируют улучшить свойства нового материала и найти баланс между длиной и рассеиванием.