С помощью метода лазерного травления металла создан “идеальный” поглотитель солнечной энергии

Исследовательская лаборатория Университета Рочестера, которая недавно использовала лазеры для создания непотопляемых металлических структур, теперь продемонстрировала, как та же технология может быть использована для создания высокоэффективных солнечных генераторов энергии.

В статье, опубликованной в 4 февраля в журнале Light: Science & Applications today, профессор Чунлэй Гуо описывает  мощные фемтосекундные лазерные импульсы для травления металлических поверхностей с наноразмерной структурой, которая избирательно поглощают свет только на солнечных волнах.

Много лет назад лаборатория Чунлэй Гуо разработала технологию черного металла, которая превратила блестящие металлы в черный цвет. 

“Но чтобы сделать идеальный солнечный поглотитель, - говорит Гуо, - нам нужно больше, чем черный металл, и результатом является этот избирательный поглотитель.”

Эта поверхность не только увеличивает абсорбциу энергии от солнечного света, но также уменьшает тепловыделение на других длинах волны, в действительности, “делая совершенный металлический солнечный амортизатор говорит Guo. 

 "Это будет полезно для любого теплового поглотителя солнечной энергии или устройства для сбора урожая, особенно в местах с обильным солнечным светом”, - добавляет профессор.

Исследователи экспериментировали с алюминием, медью, сталью и вольфрамом и обнаружили, что вольфрам, обычно используемый в качестве теплового солнечного поглотителя, имеет самую высокую эффективность солнечного поглощения при обработке новыми наноразмерными структурами. Это улучшило эффективность термального электрического поколения до 130 процентов в сравнение с необработанным вольфрамом.

Лаборатория также использовала технологию фемтосекундного лазерного травления для создания сверхгидрофобных (водоотталкивающих) и сверхгидрофильных (водовозвращающих) металлов. Например, в ноябре 2019 года ученые сообщили о создании металлических конструкций, которые не тонут, независимо от того, как часто они погружаются в воду или насколько они повреждены.

Эта новая статья, однако, расширяет первоначальную работу лаборатории с фемтосекундным лазерным травлением черного металла.

Прежде чем создать воду, притягивающую и отталкивающую металлы, Гуо и его помощник Анатолий Воробьев продемонстрировали использование фемтосекундных лазерных импульсов для превращения практически любого металла в черный цвет. Поверхностные структуры, созданные на металле, были невероятно эффективны для захвата входящего излучения, такого как свет. Но они захватывали свет в широком диапазоне длин волн.

Впоследствии его команда использовала аналогичный процесс для изменения цвета ряда металлов до различных цветов, таких как синий, золотой и серый, в дополнение к уже достигнутому черному. Это может помочь в изготовлении цветных фильтров и оптических спектральных устройств на автомобильных заводах, использующих один лазер для производства автомобилей разных цветов; гравировку полноцветной фотографии семьи на дверь холодильника; или предложение с золотым обручальным кольцом, которое соответствует цвету голубых глаз вашей невесты.

Лаборатория также использовала первоначальный метод черного и цветного металла для создания уникального массива нано-и микроразмерных структур на поверхности регулярной вольфрамовой нити накала, что позволяет лампочке светиться более ярко при том же потреблении энергии.