Примерно с 2010 года в мире появляется все больше компактных устройств. Речь идет о разного рода беспилотных дронах, медицинских сенсорах и так далее. Они способны выполнять сложные задачи вроде полетов на большую высоту, разведки территорий и слежения за здоровьем людей, но имеют один большой минус — малую длительность автономной работы. Так как эти устройства обладают небольшими размерами, их невозможно оснастить большими аккумуляторами. Решить эту проблему можно разве что установкой солнечных батарей. На данный момент большая часть этих источников питания тоже обладает внушительными размерами, но недавно арабские ученые разработали технологию, при помощи которых можно создавать крошечные и легкие панели. Сообщается, что при желании их можно установить даже на поверхность мыльных пузырей. Звучит интригующе, так что давайте разберемся в подробностях.

Арабские ученые разработали самые маленькие солнечные панели в мире

Самая легкая солнечная панель

О новом изобретении арабских ученых было рассказано на сайте Университета имени короля Абдаллы, который расположен на территории Саудовской Аравии. По сути, они разработали новые разновидности чернил для 3D-принтера — их можно наложить в несколько слоев и получить тонкие солнечные панели.

Тонкие солнечные панели можно установить даже на хрупкие поверхности

Как работают солнечные панели?

Солнечные панели состоят из нескольких слоев. Первый называется фотоактивным слоем и под воздействием солнечного света отдает электроны — отрицательно заряженные элементарные частицы. Вторым слоем является катодный электрод, который принимает электроны. В качестве фотоактивного слоя исследователи использовали органический материал P3HT:O-IDTBR. В роли электрода выступил материал, именуемый как PEDOT: PSS.

Структура тонкой солнечной панели

Ранее другие группы ученых уже создавали тонкие солнечные панели, но в их структуре электродом выступал хрупкий оксид индия-олова. Новшество технологии заключается в том, что материал PEDOT: PSS обладает большой гибкостью. Также стоит отметить, что ученые снабдили крошечные солнечные панели слоем оксида цинка, который ускоряет передачу электрической энергии. Всю эту структуру они покрыли париленом — гибким, защищенным от воды и безопасным для живых организмов материалом. Благодаря такому покрытию, солнечные панели можно использовать даже в медицинских устройствах, которые крепятся или вживляются в человеческий организм.

На видео вы можете узнать о работе солнечных батарей гораздо больше. А еще лучше почитайте материал моего коллеги Артема Сутягина — он отлично все объяснил

Зачем нужны солнечные панели?

Конечно, все выше написанное — это очень краткое и упрощенное описание технологии. Для нас главное, что тонкие и легкие солнечные панели теперь существуют и уже успели неплохо себя зарекомендовать. Сообщается, что их можно печатать прямиком на стекле и других хрупких материалах. Созданные панели смогли продержаться в пресной и соленой воде целых шесть часов, то есть практически прошли испытание на водостойкость. В первую очередь такие источники энергии пригодятся в миниатюрных медицинских устройствах для слежения за состоянием здоровья людей. А потом их можно будет применять в разного рода носимой электронике вроде «умных» часов.

Благодаря новым солнечным панелям, фитнес-браслеты не нужно будет заряжать

Эффективность солнечных панелей

Солнечные панели легкие и пригодны для использования в медицинских приборах — в этом особых сомнений нет. Но лично мне интересно, насколько эти источники энергии эффективны? Ведь даже у больших солнечных батарей коэффициент полезного действия оставляет желать лучшего — они эффективно перерабатывают только от 12 до 18% попадающего на них солнечного света. Есть надежда на то, что упомянутый выше слой из оксида цинка обеспечивает максимально высокий КПД и панели действительно смогут отдавать электронным устройствам достаточное количество энергии. Когда созданные панели начнут применяться в коммерческих устройствах, на данный момент неизвестно.

Даже большие солнечные батареи не могут похвастаться высокой эффективностью. Как же себя покажут миниатюрные аналоги?

Недавно я рассказывал, как американские инженеры разработали самый маленький летающий аппарат в мире. Он называется «microflier» и работает очень просто — своими крыльями он ловит ветер и медленно падает на землю. Считается, что при необходимости можно создать множество таких устройств и использовать их для слежения за изменениями окружающей среды, а также за распространением заболеваний. Только вот для оснащения этого аппарата датчиками, нужно снабдить его легким источником питания. Кажется, американским ученым стоит связаться со своими арабскими коллегами.