Ученые скопировали дизайн для солнечной пленки у бабочек

Панели солнечных батарей обычно изготавливаются из толстых солнечных элементов, которые после располагают под углом, обеспечивающим максимальное количество собранного солнечного света. Есть и другая технология — использование тонкой солнечной пленки. Ее толщина может достигать нескольких нанометров, а цена заметно ниже, поэтому технология имеет большой потенциал. Но производительность пленки гораздо ниже толстых панелей, поэтому ее применение было ограничено часами и калькуляторами.

Исправить ситуацию в очередной раз может биомимикрия. На улучшение существующей технологии ученых вдохновили крылья бабочек, но не форма, а содержание. Оказалось, что структуру строения крыльев бабочки можно перенести на создание солнечной пленки. Такой трюк позволят созданному материалу собирать гораздо больше солнечного света. При этом почти пропадает зависимость от угла наклона панели к солнцу.

Ученые не просто так выбрали бабочек парусников. Это хладнокровные насекомые, обитающие Юго-Восточной Азии. Из-за их хладнокровности они вынуждены получать тепло из окружающей среды. Именно поэтому они получили черные крылья с необычной структурой строения. Ученые объясняют, что миллионы лет эти бабочки эволюционировали, улучшая эффективность сбора солнечного света. Сейчас бабочки достигли такого уровня, что превосходят по эффективности сбора энергии все существующие искусственно созданные технологии. Именно поэтому они привлекли ученых.

Исследователи изучали крылья бабочек под электронным микроскопом. Это позволило создать 3D-модели наноструктур, образующих крылья. Выяснилось, что крылья созданы из крошечных чешуек, которые покрыты случайно расположенными отверстиями. Отверстия помогают рассеивать свет и поглощать бабочке тепло. Эти отверстия случайны по размеру и своему распределению, но тем не менее от этого зависит их способность получать энергию. Ученые создали аналогичную структуру, используя тонкие листы гидрированного аморфного кремния. Они воссоздали расположение отверстий на крыльях бабочек и листы стали в два раза эффективнее предшественников. Ученые говорят, что на создание одного листа потратили 10 минут. Получилась достаточно простая и дешевая технология, но способная более эффективно собирать энергию.

Zion Market Research прогнозирует, что рынок солнечных панелей превысит $57 млрд к 2022 году. При этом в 2016 его оценили в $30 млрд. А к 2023 доля возобновляемой энергии составит 29% в энергобалансе мира.