Учёные построили солнечную батарею, способную подпитывать микроэлектронные устройства или «незаметные» датчики, входящие в снаряжение солдат. Разработку, спонсированную американской армией, провели Сяомэй Цзян (Xiaomei Jiang) и его коллеги из университета Южной Флориды (University of South Florida).
На фоне огромных полей солнечных батарей данная новинка может не так впечатлять, однако она представляет собой новое поколение устройств, способных легко и незаметно вписаться в самые миниатюрные системы, призванные облегчить жизнь солдат на поле боя.
В первую очередь речь идёт о микроскопических датчиках опасных химических веществ, медицинских сенсорах и других аналогичных устройствах, которые могут быть просто вшиты в одежду. Солнечные панели для таких систем должны быть необычайно компактными, но при этом выдавать достаточное для работы электроники напряжение.
Американские физики разработали новаторский метод изготовления органических солнечных батарей. Опытная панель состоит из 20 фотоэлектрических ячеек площадью по 1 мм2 каждая, которые соединены последовательно.
Преобразователи были получены методом вакуумного осаждения, а проводящие дорожки — фотолитографией. При этом фотоэлектрические ячейки исследователи выполнили на основе полимеров и метилового эфира масляной кислоты, сопряжённого с фуллереном ((6,6)-phenyl C61 butyric acid methyl ester).
Фактически же было построено три похожих прибора с различным числом подключённых в цепь ячеек. При освещении примерно в 1,5 раза более интенсивном, чем солнечное на уровне моря, новые батарейки показали напряжение холостого хода от 5,2 до 7,8 вольта, ток же под нагрузкой составил от 14 до 55 микроампер. (Подробности — в статье в Journal of Renewable and Sustainable Energy.)
Этого ещё недостаточно для питания электронных датчиков, но исследователи полагают, что в последующих образцах своей микробатареи им удастся улучшить параметры.
Надо отметить, что пока фотоэлектрические преобразователи на основе органических соединений заметно уступают в КПД лучшим кремниевым панелям, но показатели «органики» постоянно растут, при этом главное достоинство батарей такого типа — дешевизна — никуда не исчезает. А это очень важно для тех же военных, по оценке которых электронное оснащение одного «солдата будущего» начинает тянуть уже на пятизначные суммы.
У тех же новых солнечных батарей, построенных в университете Флориды, КПД составил от 0,06 до 0,76%. Очень скромно. Но не беда — эти панели лишь призваны проторить дорожку для более эффективных систем, столь же миниатюрных и даже намного меньшего размера.
«В следующем поколении микроэлектроники будет доминировать электроника пластмассовая, — говорит Сяомэй, — и органические солнечные батареи, как ожидается, будут играть важную роль в этих технологиях».