Крошечные золотые «супершарики» могут повысить эффективность солнечной энергии

Крошечные золотые «супершарики» могут повысить эффективность солнечной энергии

Согласно результатам нового исследования, опубликованным в журнале ACS Applied Materials & Interfaces, слой наночастиц золота, сгруппированных в крошечные сферы, называемые «плазмонными коллоидными супершарами», более чем в два раза увеличил выходную мощность коммерчески доступного термоэлектрического генератора.

Технологии использования возобновляемых источников энергии, таких как солнечная энергия, имеют решающее значение для достижения нулевого уровня выбросов углекислого газа и остановки роста глобальной температуры. Крайне важно повышать эффективность этих технологий.

«Как теоретическое моделирование, так и экспериментальные измерения подтвердили, что супрашары Au NS [золотые наносферы] обеспечивают почти полное поглощение солнечного света», — говорится в исследовании.

Плазмонные коллоидные супрашары поглощают более 90 % солнечного спектра.

Они образуются при высыхании капель, содержащих эмульсию наночастиц золота (НЧ). По мере медленного испарения жидкости капли сжимаются, и НЧ постепенно уплотняются, пока не самоорганизуются в сферы.

«После полного испарения жидкости коллоиды плотно упаковываются и кристаллизуются в сферические скопления (так называемые супербаллоны)», — пишут авторы.

В результате их подхода были получены супершарики диаметром от 460 нм до 3 микрон. Это не больше длины бактерии Escherichia coli (более известной как кишечная палочка).

Исследователи нанесли тонкую плёнку из этих супраболов на поверхность коммерчески доступного термоэлектрического генератора (ТЭГ) — устройства, которое преобразует тепло, полученное от поглощённой световой энергии, в электричество.

«TEG с супрабалловым покрытием поглотил около 89 % света под светодиодным солнечным симулятором. Это почти в два раза эффективнее, чем у TEG с обычной плёнкой из отдельных наночастиц золота (45 %)», — сообщают авторы.

Это привело к увеличению выходной мощности в 2,4 раза по сравнению с однослойным золотым нанопокрытием.

«Наши плазмонные супершары позволяют легко улавливать весь солнечный спектр», — говорит соавтор исследования Сынву Ли из Корейского университета и Корейского института науки и технологий.

«В конечном счёте эта технология нанесения покрытия может значительно снизить требования к высокоэффективным солнечным тепловым и фототепловым системам в реальных энергетических приложениях».