Посмотрите на растения вокруг вас. Они зелёные. Почему? Из-за близости Земли к Солнцу, растения отбрасывают от себя часть фотонов света (зелёных как раз), поглощая остальные при помощи хлорофилла. То есть, к нашим глазам прилетают лишь зелёные, ненужные растениям, волны света.
Будь растения ближе к Солнцу, они бы казались нам белыми, из-за отвергания вообще всех фотонов. Дальше от Солнца - чёрными, ведь поглощали бы весь свет.
В этом и заключается эффективность системы по сбору света - весь видимый спектр, участвующий в процессе превращения частиц света в электричество. У современных систем есть свои недостатки:
Полупроводники по типу кремния (для солнечных батарей), хоть и являются панхроматическими (т.е. поглощающим весь спектр), но слишком слабо поглощают. Поэтому человечество просто сделало слой толще, а это увеличивает громоздкость и тяжесть (ну и цену тоже).
Органические красители же хоть и тоньше (толщина - 100 нанометров = 100*10^-9 метров), но эти не поглощают весь спектральный диапазон.
Светособирающие усики растений и бактерий - вот на что можно ориентироваться при создании такой системы, что и придумали в Вюрцбургском университете имени Юлиуса и Максимилиана:
Используем аналогичную структуру неорганических полупроводников... И совмещаем её с эффективными (по коэффициентам поглощения) органическими красителями. ??? Profit!
На самом деле, уходя от шуток к делу и серьёзности, там команда использовала 4 разных типа красителя - мероцианиновых (не спрашивайте, даже интернет знает об этом определении только в виде научных статей), которые идеально плотно сложены друг на друга. Из-за этого энергия очень быстро передаётся внутри антенны.
Название такого прототипа - URPB (УКФС), по первым буквам четырёх компонентов-волн света, которые он может поглощать: Ультрафиолет, Красный, Фиолетовый, Синий.
Результатом вышло поглощение до 38% излучаемой световой энергии в широком спектральном диапазоне. И кажется, что чуть больше трети - это мало, верно? Так вот, по отдельности четыре красителя могут поглощать лишь от <1% до 3% максимум. Грамотное расположение их вместе и даёт оставшуюся выгоду.
#Cirno #Science #Physics@cirno_nb
Мы в VK: https://vk.com/cirno_nb
