Учёные создали «солнечные батареи» из дерева, которые работают круглосуточно

Команда китайских исследователей создала необычный материал на основе древесины охромы — лёгкого тропического дерева из Центральной и Южной Америки. После обработки на наноуровне он способен поглощать солнечный свет, накапливать тепло и вырабатывать электричество даже после наступления темноты.

Учёные использовали природную структуру древесины с ровными микроканалами. Сначала они удалили лигнин, сделав материал более чем на 93% пористым. Затем стенки каналов покрыли сверхтонкими листами чёрного фосфорена — вещества, которое эффективно поглощает свет и превращает его в тепло. Чтобы фосфорен не разрушался, его защитили слоем из дубильной кислоты и ионов железа.

Для усиления светопоглощения добавили серебряные наночастицы, а чтобы защитить материал от дождя, поверхность сделали сверхгидрофобной — вода просто скатывается с неё. Внутренние каналы заполнили стеариновой кислотой — экологичным материалом, который плавится при нагреве и отдаёт тепло при охлаждении.

Днём солнце плавит стеариновую кислоту, а ночью она остывает, создавая температурный перепад, благодаря которому электричество продолжает вырабатываться даже в полной темноте. В итоге структура способна запасать около 175 кДж тепла на килограмм и превращать более 91% солнечного света в полезное тепло. Это примерно столько энергии, сколько нужно, чтобы вскипятить поллитра воды — впечатляющий показатель для такого лёгкого материала.

Переработанная древесина выдержала 100 циклов нагрева и охлаждения без заметной деградации, оказалась огнестойкой (сама гаснет менее чем за две минуты) и устойчивой к микробам и загрязнениям.

Разработку предлагают использовать для охлаждения электроники, повышения энергоэффективности зданий или создания автономных источников питания. Однако учёные признают, что перенести такую сложную многослойную структуру из лаборатории в массовое производство будет непросто.