Американские физики создали первую в мире солнечную батарею-"наклейку", которую можно наклеивать на любой тип поверхности, что позволит использовать их в качестве портативных источников питания для мобильных телефонов, "умной" одежды или скафандров космонавтов, говорится в статье, опубликованной в журнале Scientific Reports.
"Очевидно, что соединение тонкопленочной электроники и наших солнечных батарей позволит создать множество новых видов техники, от умной одежды до аэрокосмических приборов. И в этом отношении мы являемся лишь первым этапом в истории развитии этой технологии. Похоже, что методику "оторви и наклей", которую мы открыли, можно использовать для самых разных материалов", — заявил руководитель группы физиков Сяолинь Чжэн (Xiaolin Zheng) из Стэнфордского университета.
Чжэн и его коллеги создали солнечные батареи-"наклейки", экспериментируя с пленками нанометровой толщины из никеля и оксида кремния.
Как объясняют ученые, классические солнечные батареи могут корректно функционировать только на очень ровных поверхностях и особых подложках, изготовленных из стекла или кремния. Это сильно ограничивает круг применения подобных источников питания и увеличивает их себестоимость.
Авторы статьи смогли избавить тонкопленочные батареи от этого недостатка при помощи крайне оригинального метода их изготовления, напоминающего способ получения графена от его первооткрывателей, британско-российских физиков Новоселова и Гейма.
По этой методике, Чжэн и его коллеги наносили на пластину из смеси чистого кремния и его оксида тонкую пленку из никеля толщиной в несколько сот нанометров. Затем на поверхность этого "бутерброда" наносится активная часть тонкопленочной солнечной батареи, а также защитный слой из гибкого полимера. К одному из краев этой конструкции физики приклеивают термоскотч, и помещают ее в бассейн с теплой водой.
Через несколько минут ученые аккуратно отделяют кончик скотча от "сэндвича", позволяя молекулам воды проникнуть в пограничный слой между никелем и пластиной из смеси чистого кремния и его оксида. Затем физики начинают поднимать полоску термоскотча, отделяя батарею с присоединенным к ней никелем и полимерным слоем от кремниевой пластины. На последнем этапе изготовления исследователи удаляют скотч, нагревая конструкцию до 90 градусов Цельсия в течение нескольких секунд.
Как утверждают Чжэн и его коллеги, подобные солнечные батареи можно наклеивать на любой тип поверхности — стекло, бумагу, ткань или любой другой "необычный" для фотоэлектроники тип материала. В любом из таких случаев их изобретение будет генерировать столько же электричества, что и классическая тонкопленочная батарея.
Кроме того, батареи-"наклейки" легко сгибаются и разгибаются, что обычно приводит к поломке или резкому снижению эффективности работы обычных солнечных панелей. Ученые полагают, что это свойство, а также крайне невысокая себестоимость их изобретения, позволит использовать их в качестве источников питания для "умной" одежды или других устройств, в которых необходима гибкость.