Czy skrzydła motyla mogą przynieść przełom w technologii ogniw cieńkowarstwowych?

Wynalazki techniczne bardzo często znajdują swój początek w obserwacjach przyrody. Sam pomysł na nowoczesne materiały został zapożyczony z naturalnych polimerów, natomiast elementy mechaniczne wzorowane są m.in. na stawach zwierząt. W tym przypadku również wykorzystano to podobieństwo. Grupa badaczy z California Institute of Technology stworzyła ultracieńkie panele fotowoltaiczne, opierając swój pomysł na skrzydłach motyla Pachliopta aristolochiae.

Zauważyli oni, że stworzenie to potrzebuje słońca, by latać. Jednocześnie jego czarne skrzydła absorbują znacznie więcej promieniowania słonecznego, niż kolorowe wersje innych motyli. Ich zadaniem jest ogrzewanie zimnokrwistego owada. Okazało się, że natura rozwinęła ten system do perfekcji. Ekstremalnie mała powieszchnia skrzydeł jest w stanie na bieżąco utrzymywać odpowiednią temperaturę reszty ciała. Wychodzi więc na to, że niezależnie do jego ustawienia względem słońca, skrzydła są w stanie ciągle dostarczać wymagane ilości ciepła, by utrzymać stworzenie przy życiu. Badacze przyjrzeli się im pod mikroskopem i odkryli pewną ciekawą cechę.

Znalezione obrazy dla zapytania Common rose

Skrzydła tego motyla pokryte są mikrołuskami, które w specyficzny sposób oddziałują na światło. Pokryte malutkimi otworkami, są w stanie rozpraszać światło w ten sposób, że padające pod różnym kątem promieniowanie zostaje rozbite. Następnie zachodzi proces stopniowej absorpcji zawartej w niej energii. Stopniowe rozłożenie zjawiska pozwala na znacznie bardziej efektywną konwersję światła niż w przypadku gładkiej powieszchnii.

Zespół ekspertów pod zarządem Radwanula Siddique odtworzył tą strukturę w środowisku 3D. Następnie jego grupa wydrukowała taką powieszchnię. Została on nałożona na ogniwo cieńkowarstwowe.

Po serii badań okazało się, że w warunkach laboratoryjnych usprawnienie to zwiększyło prawie dwukrotnie ilość światła absorbowanego przez panel fotowoltaiczny.

Projekt jest ciągle w fazie wstępnej i nie wiadomo, czy kiedykolwiek ujrzymy jego przemysłowe zastosowanie. Jeżeli taka implementacja udałaby się, technologia ta mogłaby przynieść przełom w branży ogniw cieńkowarstwowych. Szyby klasycznych paneli fotowoltaicznych również są często nadtrawiane. Odpowiednia chropowatość jest w stanie zauważalnie podwyższyć efektywność konwersji urządzenia.

źródło : http://advances.sciencemag.org/