Солнечные элементы из множества полусфер могут собирать на 66% больше энергии

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.