Бабочки помогли сделать солнечные батареи в 17 раз легче
Наблюдение за тем, как бабочки разогревают перед полетом свои крылья, и изучение их внутренней структуры позволило физикам из Великобритании повысить коэффициент полезного действия солнечных батарей. Кроме того, ученые добились снижения массы устройств для сбора «зеленой» энергии почти в 17 раз.
Ричард Френч-Констант (Richard French-Constant) из университета Эксетера (Великобритания) отмечает:
«Наше исследование показало, что непритязательная капустница-белянка является не только вредителем, угрожающим урожаю, но и настоящим экспертом в области сбора солнечной энергии и использования ее для своих нужд».
Френч-Констант подчеркивает, что бабочки, как и другие насекомые, теплокровными не являются, поэтому летать могут только в том случае, если их мышцы хорошо прогреты (например, солнцем). Так как белянки начинают просыпаться и летать значительно раньше других видов бабочек, причем даже в те дни, когда солнце скрыто за тучами, они вызвали у исследователей особый интерес. Френчу-Константу удалось доказать, что крылья белянок поглощают солнечную энергию лучше, чем у других насекомых. Результатами анализа физиологических особенностей бабочек и ряда других чешуекрылых насекомых эксперт поделился с коллегами.
В итоге группа ученых под руководством Тапаса Маллика (Tapas Mallick) разработала способы радикального улучшения конструкции солнечных батарей, снижения их себестоимости и массы. Маллик особое внимание обратил на то, как на крыльях бабочек расположены чешуйки и как от них отражается свет. Идя дальше, ученые выяснили, что крылья белянок располагаются под таким углом друг к другу, который обеспечивает перенаправление практически всего отражаемого чешуйками на поверхности крыльев света на брюшко, где и располагаются двигательные мускулы.
Взяв отражающие чешуйки с крыльев бабочки-белянки в качестве образца, физики разработали особое покрытие для солнечных батарей, заметно увеличивающее долю поглощаемого света и при этом сокращающее толщину модулей. К слову, аналогичного эффекта ученые могли бы добиться, если бы просто прикрепили к поверхности солнечных батарей крылья белянок, не обрабатывая их.
По словам Маллика, версия солнечных батарей, разработанная под его руководством, обеспечивает увеличение количества поглощаемой энергии на 41-50% в сравнении с классическими фотоэлементами. Кроме того, при аналогичной мощности масса инновационных батарей может быть в 17 раз меньше. Ученый отмечает, что работы по улучшению технологии продолжаются, и если свойства искусственных аналогов чешуек с крыльев белянок можно будет улучшить, солнечные батареи станут еще более привлекательным источником энергии. Разработка может быть использована в создании зондов и космических кораблей, а также в других областях, где масса источника питания играет критическую роль.