Дослідники з Корейського університету розробили нову конструкцію наноматеріалу, використовуючи самозбірні золоті наносфери, які значно покращують поглинання сонячної енергії. Цей прорив вирішує ключову проблему у відновлюваній енергетиці: захоплення повного спектру сонячного світла, включаючи довжини хвиль за межами видимого діапазону.
Проблема поглинання сонячного спектру
Сучасним сонячним технологіям важко ефективно поглинати весь спектр сонячного випромінювання. Хоча такі матеріали, як наночастинки золота та срібла, здаються багатообіцяючими, їхнє поглинання зазвичай обмежується видимими довжинами хвиль. Вловлення ближнього інфрачервоного світла, яке становить значну частину сонячного світла, залишається проблемою. Це критично важливо, оскільки ширший спектр поглинання безпосередньо призводить до підвищення ефективності перетворення енергії.
Рішення: самозбірка золотих супрашарів
Команда Корейського університету під керівництвом Сунву Лі вирішила цю проблему, створивши «супракулі» — кластери наночастинок золота, які спонтанно збираються в крихітні сфери. Ретельно регулюючи діаметр цих супрасфер, вони максимізували поглинання в більш широкому діапазоні довжин хвиль.
Моделювання та виготовлення
Дослідники вперше використали комп’ютерне моделювання, щоб оптимізувати конструкцію suprasballs, передбачивши ефективність поглинання понад 90%. Потім вони створили плівку з цих супрасфер, висушивши рідкий розчин на термоелектричному генераторі, пристрої, який безпосередньо перетворює світло в електрику. Примітно, що процес не вимагає спеціальних умов чистоти або екстремальних температур, що робить його масштабованим.
Результати тесту
Тестування з використанням світлодіодного сонячного симулятора показало, що генератор із супрасферним покриттям поглинає приблизно 89% сонячного світла — майже вдвічі більше (45%), ніж аналогічний пристрій із звичайними наночастинками золота.
«Наші плазмонічні супрасфери пропонують простий спосіб використовувати весь сонячний спектр», — пояснює доктор Лі.
Наслідки для відновлюваної енергії
Ця технологія може значно знизити вартість і підвищити ефективність сонячних теплових і фототермальних систем. Простота виготовлення робить його потенційно придатним для широкомасштабного розгортання. Головна перевага полягає в тому, що цей підхід може зробити високоефективну сонячну енергію доступнішою, прискоривши перехід до відновлюваних джерел.
Дослідження було опубліковано в ACS Applied Materials & Interfaces.
https://doi.org/10.1021/acsami.5c23149
Ця розробка є значним кроком на шляху до більш ефективного та доступного збору сонячної енергії, потенційно відкриваючи нове покоління технологій відновлюваних джерел.
