Подсказки природы: бабочка учит строить солнечные батареи

Конструкции и изобретения некоторых чудес науки и техники человек позаимствовал или подсмотрел у природы, часть открытий и вовсе была списана с поведения и анатомии живого мира. Вот и следующую идею учёным подсказало строение крыла чёрной бабочки Pachliopta aristolochiae.

Международная команда исследователей из США и Германии предложила новый тонкий светопоглощающий материал для солнечных батарей, используя в качестве его прообраза микроструктуру крыла бабочки. Оказалось, что такая структура способна поглощать до 50% всего поступающего солнечного света в видимом диапазоне и в два раза увеличивает эффективность материала, сообщает «N+1».

Учёные открыли, что бабочка Pachliopta aristolochiae умеет изменять интенсивность поглощения света и, таким образом, управлять своей терморегуляцией. При этом эффективность поглощения солнечного света практически не зависит от угла его падения. А именно этот момент и ценен: в современных солнечных батареях высокие показатели поглощения света сильно зависит от угла падения, поэтому для эффективной работы плоскость батареи ориентируют нужным образом.

Изучая уникальные оптические свойства крыла, учёные увидели, что основная поглощающая свет структура крыла состоит из системы цилиндрических полостей разного диаметра. Чтобы повысить диапазон углов падения поглощаемого света, над системой полостей располагается массив параллельных тонких лопастей, направленных под углом к поверхности крыла. Такие образования отражают свет, направляя его внутрь полостей. В результате во всем видимом диапазоне эффективность поглощения превышает 90%, и остаётся довольно высокой и в ближней инфракрасной области.

Далее исследователи смоделировали трёхмерную структуру, подобную найденной на крыле бабочки, и изучили её оптические свойства. На третьем этапе — сконструировали тонкую плёнку с аналогичной микроструктурой из аморфного кремния с добавками водорода и вновь исследовали оптические свойства. Полученная плёнка толщиной 130 нанометров с цилиндрическими каналами внутри неё позволила поглощать 90% света, падающего под прямым углом к поверхности, и более 50% для других углов падения. В результате такая структура позволила примерно в 2 раза повысить эффективность поглощения света.

Учёные надеются, что в ближайшей перспективе такие поверхности могут использоваться в качестве светопоглотительных панелей в солнечных батареях.

Флора и фауна — последние новости

Последние международные эко-новости