Углеродные фотоэлектрические пластины

            Недавно появилось очередное подтверждение того, что двадцать первый век станет не только кремниевым периодом человечества, а и углеродным. Кремниевая эра началась в пятидесятых годах двадцатого века и при нынешних темпах внедрения новых углеродных материалов в электронику, скорее всего закончится в пятидесятых годах двадцать первого века.

            Постоянно разрабатывая и совершенствуя новые углеродные материалы человечество вплотную подходит к замене кремниевых приборов на углеродные и хотя не все формы углерода еще открыты, некоторые уже внедряются в электронику и энергетику. Так недавно было объявлено о создании чипов на основе графена который достаточно плотно размещен на кремниевой подложке благодаря структурам ДНК бактерий.

            Хорошо известно, что углерод ― шестой неметаллический элемент таблицы Менделеева и является основой биологической жизни на Земле. Давно отрыты некоторые его модификации такие как алмаз и графит, которые широко используются в промышленности и быту. Наиболее крупнотоннажное производство углерода ― это производства технического конструкционного графита широко применяемого в металлургии и химии. Также особо чистый конструкционный графит сейчас используется для получения других современных углеродных материалов таких как фуллерены, графены, графаны, углеродные нанотрубки и прочие, которые дают возможность создания углеродных солнечных батарей будущего.

            Сейчас ученые сделали еще один шаг в энергетике разработав недорогие солнечные батареи. Особенность нового солнечного элемента состоит в том, что все его компоненты состоят из углерода в различных аллотропных модификациях. Его низкая себестоимость и стабильность работы, а также повышенный КПД даже по отношению к монокристаллическим кремниевых пластинам позволят в ближайшее время вытеснить с рынка традиционные кремниевые пластины.

            Группа Стендфордских ученых во главе с доктором Бао разработала полностью углеродную солнечную батарею все ее компоненты анод, катод и фотоэлектрически активный слой выполнены из углерода различных модификаций. Активный слой батареи состоит из композита содержащего однослойные нанотрубки и фуллерены, нанесенные на полимерную подложку, а анодом и катодом служат углеродные нанотрубки и графен. Таким образом были сэкономлены дорогостоящие материалы такие как серебро, олово, индий используемые в традиционной фотовольтаике. Коэффициент преобразования солнечной энергии оказался выше традиционных пластин на 1,2 %. Хоть достигнутое значение и не очень велико, но это только первые шаги. Кроме того углеродные и кремниевые фотопластины поглощают энергию из разных спектров, что дает возможность изготавливать сэндвич пластины с удвоенным КПД.

            Также углеродные пластины обладают достаточно высокой термостойкостью и способны вырабатывать энергию до собственной температуры в 600 градусов Цельсия. И это только начало разработок.