Ще ефективніша зелена енергія. Нове нанопокриття на основі золота покращує роботу сонячних генераторів

Дослідники з Корейського університету розробили нове покриття з наночастинок золота, яке здатне поглинати майже весь спектр сонячного випромінювання і суттєво підвищувати ефективність перетворення енергії.

Матеріал складається з так званих супрашарів — мікроскопічних сфер, що формуються шляхом самоорганізації багатьох золотих наночастинок. На відміну від звичайних плівок з окремих наночастинок, які поглинають переважно видиме світло, нова структура охоплює значно ширший діапазон довжин хвиль, включно з тими, які традиційні фотоелектричні матеріали уловлюють погано.

Під час експериментів учені нанесли плівку із супрашарів на стандартний термоелектричний генератор — пристрій, що перетворює світлову енергію на електричну. Для перевірки характеристик використовували світлодіодний симулятор сонячного випромінювання. У результаті середній рівень поглинання світла сягнув близько 89%. Для порівняння, генератор із традиційною плівкою з окремих золотих наночастинок поглинав приблизно 45% світла.

Комп’ютерне моделювання показало, що оптимізовані супрашари здатні поглинати понад 90% довжин хвиль, характерних для сонячного спектра. Дослідники регулювали діаметр сфер, щоб досягти максимального перекриття з енергетичним розподілом сонячного світла.

Важливою перевагою технології є простота виготовлення. Плівку із золотих супрашарів вдалося створити у звичайних кімнатних умовах — без використання чистих приміщень чи обладнання для надвисоких або наднизьких температур. За словами авторів роботи, така методика нанесення покриття може істотно знизити бар'єри для впровадження високоефективних сонячно-теплових і фототермічних систем у практичній енергетиці.

Дослідники підкреслюють, що наночастинки золота та срібла є привабливими матеріалами завдяки відносній простоті виробництва. Однак саме використання самоорганізованих супрашарів дозволяє істотно розширити спектральний діапазон поглинання та наблизитися до ефективного використання майже всього сонячного випромінювання.

Результати дослідження опубліковані в журналі ACS Applied Materials & Interfaces.