Низкая эффективность преобразования солнечной энергии в электрический ток является одним из основных факторов, которые сдерживают развитие данной отрасли альтернативной энергетики. В настоящее время по всему миру группы ученых трудятся над повышением показателя электричества у фотоэлектрических элементов. Некоторые ученые убеждены, что решение всех наших проблем уже имеются в природе и для их идентификации необходимо просто проявлять больше наблюдательности. Китайские специалисты обратили свое внимание на бабочек.
Удивительные эфемерные создания, имеющие уникальные разноцветные крылья большого размера, многими по праву считаются эталоном утонченной красоты. Вместе с тем, в природе все устроено рационально и огромные цветастые крылья бабочек также не являются исключением. Данное изысканное украшение используется бабочками не только для полета. В прохладную погоду можно заметить, что бабочки расправляют свои крылья, чтобы согреться. Такое поведение этих изысканных насекомых наталкивает на мысль, что их крылья устроены подобным образом именно для эффективного использования солнечной энергии. За основу эту идею взяли специалисты из Шанхайского университета Цзяо Тонг, расположенного в Китае, и добились значительного успеха.
При помощи электронного микроскопа учеными были изучены структура и строение крыльев двух бабочек Papilio helenus Linnaeus, один из подвидов которых также известен как Red Helen (Красная Елена). Черный цвет крыльев этих бабочек позволяет хорошо усваивать энергию солнца, поэтому в качестве объектов для изучения были выбраны именно они. Ученых поразило, что черные крылья этих бабочек поглощают практически весь солнечный свет, отражая при этом лишь мизерную его часть.
В результате проведенных исследований стало ясно, что крылья бабочек имеют удлиненные чешуйки прямоугольной формы, которые уложены на манер кровельной черепицы. Кроме того, эти чешуйки отличаются жесткими выступами с небольшими отверстиями со сторон, которые открывают доступ к следом идущему слою.
Исследователи считают, что эти выступы предназначены для управления световым потоком и направления его в специальные отверстия. Стенки этих выступов способны эффективно улавливать длинноволновое солнечное излучение, в то время как коротковолновая часть солнечного спектра через отверстия проникают в следующие слои, в результате чего бабочка улавливает тепло более эффективно. Спроектированная на компьютере модель доказала предварительные результаты исследований – структура крыльев бабочек выполняет роль высокочастотного фильтра.
Китайскими специалистами уже было закончено строительство опытной модели фотоэлектрического элемента, созданного по технологии крыльев бабочек. Структура элементы изготавливалась из диоксида титана с применением метода ближнего обжига. Прототип оказался заметно эффективнее традиционных аналогов и в настоящее время китайские ученые работают над коммерческой реализацией технологии.
Вместе с тем, представители группы ученых заявляют, что это произойдет нескоро, поскольку сделаны лишь первые шаги.{odnaknopka}