Новый тип солнечных батарей, вырабатывающих синтетическое топливо из света и воды (фотоэлектрохимических топливных элементов), разрабатывается швейцарскими учеными. Их основным материалом выступила ржавчина, сообщается в журнале Energy & Environmental Science.
Ржавчина (окись железа) может произвести революцию в солнечной энергетике. Из врага промышленности она станет другом — если использовать ее в производстве фотоэлектродов, расщепляющих воду и вырабатывающих водород. Тогда свет получится непосредственно преобразовывать в топливо (а не в электричество, как в современных солнечных батареях). Увы, в качестве сырья ржавчина не лишена серьезных недостатков. Хотя она фантастически дешева и поглощает свет как раз на той длине волны, где Солнце выдает максимум энергии, она очень плохо проводит электричество. Поэтому ржавчина пригодна к использованию в солнечных батареях только в виде тонкой пленки, поглощающей удручающе мало света.
Флоран Будуар и Артур Браун решили эту проблему с помощью микрочастиц окиси вольфрама. Они наносятся на фотоэлектрод, а уже на них – тонкий слой ржавчины. Солнечный свет, падая на материал, начинает отражаться туда и обратно, до полного поглощения.
По словам Будуара, принцип работы новой микроструктуры заставляет вспомнить о мотыльках. Глаза этих насекомых, ведущих ночной образ жизни, должны собирать максимум света (чтобы видеть в темноте), но минимально отражать его – иначе их обладателей заметят хищники. Глаза мотыльков поэтому настроены на определенную длину волны.
Швейцарские ученые создали искусственные глаза мотыльков из специальных микросфер. Сначала на стекло высыпаются пластмассовые частицы, в середине которых присутствует капля соляного раствора с содержанием вольфрама. При нагревании стекла эти пластмассовые «бусинки» сгорают, а каждая капля раствора преобразуется в микросферу из окиси вольфрама. Потом на стекло выливают уже соляной раствор железа и снова нагревают его.
Чем меньше по площади микросферы, тем больше света попадает на окись железа. В дальнейшем ученые планируют экспериментировать с несколькими слоями микросфер, уложенных друг на друга.