Как полусферы улучшили солнечные батареи

Солнечные панели обычно имеют плоскую форму, что максимально увеличивает площадь, на которую падает солнечный свет, и наилучшим образом работают при угле падения лучей от 15 до 40 градусов. Недавнее исследование предполагает, что добавление микроскопических куполов на поверхность органических солнечных панелей может увеличить их эффективность на 36% и 66% соответственно, в зависимости от поляризации света. Это позволяет захватывать свет под более широким углом, до 82 градусов.

Источник — https://clck.ru/39sibe

В рамках предыдущих исследований уже экспериментировали с различными формами поверхности, включая внедрение сферических нанооболочек из кремнезема, которые улучшают захват солнечного света, повышая энергетический выход устройств. Для данного исследования группа ученых из Университета Абдуллы Гюля в Турции провела сложное моделирование влияния куполов на эффективность солнечных панелей.

Исследователи изучили фотоэлектрические элементы, сделанные из органического полимера P3HT: ICBA в качестве активного слоя, расположенного над алюминиевым слоем и органическим стеклом. Все это покрыто прозрачным защитным слоем из оксида индия и олова (ITO). Эта структура сохраняется по всей поверхности купола, или как ее называют, "полусферической оболочки".

Ученые провели 3D-анализ с использованием метода конечных элементов (FEA), который разбивает сложные системы на управляемые фрагменты для более детального моделирования и изучения.

Солнечные панели с куполообразными выпуклостями продемонстрировали улучшенное поглощение света на 36% и 66%, по сравнению с плоскими поверхностями, в зависимости от поляризации света. Купола также позволяют свету проникать с более широкого диапазона направлений и под большим углом, до 82 градусов.

Несмотря на то, что физические прототипы таких солнечных панелей еще не были фактически созданы (было проведено только моделирование), работа в этом направлении кажется многообещающей. Если принцип окажется успешным, он может найти применение не только в солнечных батареях на крышах, но и в системах с изменяющимися условиями освещенности, таких как в носимой электронике. Улучшенные активные слои в форме полусферической оболочки могут быть полезны в различных областях, от медицинских устройств до теплиц и интернета вещей.