Солнечные элементы обычно плоские, что максимально увеличивает площадь воздействия солнечного света, и лучше всего работают, когда солнечные лучи падают на них под углом 15–40 градусов. Новое исследованиеутверждает, что создание крошечных куполов на поверхности органических солнечных элементов может повысить их эффективность на 36% и 66%, в зависимости от поляризации света. Свет при этом улавливается под более широким углом — до 82 градусов.
Ранее ученые экспериментировали с другими формами поверхности, в том числе внедряли сферические нанооболочки из кремнезема, которые улавливают солнечный свет, позволяя устройству получать от него больше энергии. Для нового исследования команда из Университета Абдуллы Гюля в Турции провела сложное моделирование того, как куполообразные выступы повышают эффективную солнечную поверхность.
Ученые изучили фотоэлектрические элементы, изготовленные из органического полимера P3HT: ICBA в качестве активного слоя, расположенного над слоем алюминия и подложкой из органического стекла. Все это было покрыто прозрачным защитным слоем из оксида индия и олова (ITO). Эта сэндвич-структура сохранялась через весь купол, или «полусферическую оболочку», как ее называют разработчики.
Исследователи провели 3D-анализ методом конечных элементов (FEA), который разбивает элементы сложной системы на управляемые фрагменты, чтобы их можно было лучше смоделировать и проанализировать.
Солнечные элементы с выпуклостями показали улучшенное поглощение света на 36% и 66% по сравнению с плоскими поверхностями, в зависимости от поляризации света. Выступы также позволяют свету проникать с более широкого диапазона направлений и под большим углом — до 82 градусов.
Команда еще не создала физические версии таких солнечных элементов, пока было выполнено только моделирование. Если принцип сработает, он может быть полезен не только для солнечных батарей на крышах, но и в системах с изменяющимися условиями освещенности, например, в носимой электронике. Улучшенные активные слои в форме полусферической оболочки пригодятся в различных областях — от биомедицинских устройств до теплиц и интернета вещей.
источник:hightech.plus