На черном свет клином не сошелся

Удел солнечных панелей — лежать на крыше, верно? Однако так было вчера, а то и еще раньше.

А у некоторых современных зданий управляющие компании или архитекторы подчас облицовывают панелями весь фасад.

Согласитесь, не самое приятное зрелище — темный фасад. Нагоняет тоску, если хотите. А потому ученые разработали солнечные панели разнообразных цветовых оттенков, и это новшество, как уверяют авторы разработки, практически не сказалось на эффективности устройств — они генерируют электроэнергию почти так же, как консервативные черные батареи.

Результаты опубликованы в издании ACS Nano.

Вы когда-нибудь задавались вопросом, почему солнечные панели именно черные, а не красные, к примеру, или не зеленые? Дело в том, что черный хорошо поглощает солнечный свет. А, например, красная машины выглядит красной именно потому, что отражает красный свет, а не поглощает его.

Кто бы ни пытался «раскрасить» солнечные панели как-то повеселее, в результате устройства теряли в эффективности. Одна из потенциально действенных альтернатив — использование структурных источников цвета, которые, используя преимущества микроскопических форм, отражают только очень узкий пучок света, как чешуйки на крыльях бабочек.

К сожалению, все прежние попытки включить структурный цвет приводили к тому, что панели начинали изучать радужное свечение, навевая, возможно, среди прочего разные ассоциации, либо метод был слишком дорогим в промышленных масштабах. И потому ученые решили изобрести такой способ придания солнечным панелям цвета с помощью структурного материала, чтобы он был простым и недорогим в применении, а панели сохраняли способность эффективно вырабатывать энергию.

Как им это удалось? Ученые напылили на поверхность солнечных батарей тонкий слой материала, известного как фотонное стекло. Оно изготовлено из тонкого беспорядочного слоя диэлектрических микроскопических сфер сульфида цинка. И хотя большая часть солнечного света через фотонное стекло проходит, определенные цвета все же отражаются. 

С помощью описанного подхода ученые создали солнечные панели, которые приобрели синий, зеленый и фиолетовый оттенки, а эффективность выработки энергии снизилась незначительно — с 22,6% до 21,5%.

Также исследователи выяснили, что солнечные панели, созданные с применением слоя фотонного стекла, сохраняют свой цвет и производительность во время стандартных испытаний на стойкость, а их производство вполне можно масштабировать.

Теперь ученые планируют найти способ сделать цвета панелей насыщеннее и разнообразить внешний вид за счет расширения цветового спектра.

15.08.2022