Розроблена перша сонячна батарея, повністю виготовлена з вуглецю
Дослідники зі Стенфордського університету створили експериментальну сонячну батарею, яка повністю складається з вуглецю. Цей матеріал є багатообіцяючою альтернативою все більш дорожчали матеріалів, з яких виготовляють традиційні кремнієві сонячні батареї. При цьому, тонка вуглецева плівка може бути нанесена на будь-яку поверхню методом розпилення з пульверизатора, перетворюючи в сонячні батареї стіни будівель або автомобільні скла.
Майкл Восгуеричиэн (Michael Vosgueritchian), дослідник зі Стенфордського університету, розповідає, що багато інші групи вчених вже неодноразово намагалися розробити вуглецеві сонячні батареї. Але в їх розробках все одно використовувався струмопровідний металевий шар, відвідний виробляється електрика від активного вуглецевого шару фотогальванічних елементів. "Наша сонячна батарея, її активні і струмовідвідні шари, повністю зроблені з вуглецевих матеріалів" - розповідає Майкл Восгуеричиэн.
Замість дорогих струмопровідних металів, таких як срібло і оксид сплаву індію та олова (indium tin oxide, ITO), які використовуються для виготовлення електродів кремнієвих сонячних батарей, стенфордський дослідники, очолювані професором Жанэном Бао (Zhanan Bao), використовували тонкі графенові плівки і вуглецеві нанотрубки, які мають високу електричну провідність і володіють чудовими властивостями поглинання світла.
Активний фотогальванічний шар вуглецевої сонячної батареї виготовлений з матеріалу, що містить вуглецеві нанотрубки і бакиболлы, фулерени, складні кулясті молекули, які складаються з атомів вуглецю. На жаль, ефективність дослідної сонячної батареї залишає бажати кращого. З ефективністю перетворення в 1 відсоток такі батареї не зможуть скласти конкуренцію кремнієвим сонячним батареям, ефективність яких обчислюється десятками відсотків. Проте, професор Бао впевнений, що "використовуючи найкращі матеріали, кращі технології обробки і ефективність виробництва вуглецевих фотогальванічних елементів сонячних батарей може бути стрибкоподібно збільшена до прийнятного рівня".
Головна проблема, через яку вуглецева сонячна батарея має досить низьку ефективність, полягає в тому, що вуглецеві матеріали найбільш ефективно поглинають тільки світло в інфрачервоному діапазоні. Для збільшення ефективності стенфордська команда експериментує з іншими вуглецевими наноматеріалами, які можуть поглинати світло в широкому діапазоні довжин хвиль, включаючи видимий і ультрафіолетове світло.
Вуглецеві сонячні батареї мають ще одну явну перевагу перед кремнієвими сонячними батареями, чим зумовлений досить сильний інтерес до них. Матеріали, з яких виготовляються такі батареї, витримують вплив високої температури, аж до 593 градуси за шкалою Цельсія, вони витримують без порушення роботи високий рівень іонізуючого випромінювання та інших несприятливих факторів. Все наведене вище робить вуглецеві сонячні батареї ідеальним кандидатом на використання їх в космосі для забезпечення енергією тривалих місій в далекому космічному просторі.