Британским физикам удалось улучшить максимальный КПД солнечных батарей и почти в 17 раз уменьшить их вес благодаря наблюдениям за тем, как бабочки разогревают свои крылья перед полетом и изучению их внутренней структуры.

Об этом информирует ресурс nature.com со ссылкой на журнал Scientific Reports.

"Наше исследование показало, что непритязательная капустница-белянка является не просто вредителем, угрожающим урожаю, но и настоящим экспертом в области сбора солнечной энергии и использования ее для своих нужд", — рассказывает Ричард Френч-Констант из университета Эксетера в Великобритании.

Френч-Констант, эксперт в области биологии бабочек, помог коллегам по под руководством Тапаса Маллика найти способы радикально улучшить конструкцию, КПД и снизить себестоимость солнечных батарей, опираясь на то, как устроены крылья белянок и других чешуекрылых насекомых.

Биолог пояснил, что бабочки, как и другие насекомые, не являются теплокровными существами, и они могут летать только тогда, когда двигательные мускулы их крыльев будут хорошо прогреты солнцем. Белянки привлекли коллективное внимание ученых по той причине, что этот вид насекомых просыпается и начинает летать гораздо раньше, чем другие виды бабочек, что в особенности заметно в облачные дни, когда Солнце скрыто за тучами.

Физики предположили, что крылья белянок могут быть устроены таким образом, что они лучше поглощают энергию солнечных лучей, чем у других насекомых. Руководствуясь этой идеей, Маллик и его коллеги проследили за тем, как свет отражается от крыльев бабочек и расположенных на них чешуек.

В итоге раскрылось несколько любопытных вещей. К примеру, белянки держат крылья по отношению друг к другу под определенным углом, что позволяет особым отражательным чешуйкам на поверхности крыльев перенаправлять практически весь отражаемый свет на ту часть брюшка насекомого, где находятся двигательные мускулы. Используя эти чешуйки в качестве образца, физики смогли создать такое покрытие для солнечных батарей, которое заметно увеличило долю поглощаемого ими света и позволило уменьшить их толщину. Что интересно, подобного же эффекта можно добиться, просто прикрепив крылья белянок к поверхности солнечных батарей, не меняя и не обрабатывая их поверхности. Как заявляют Маллик и его коллеги, их версия солнечной батареи поглощает в среднем на 41-50% больше света, чем классические фотоэлементы, и при этом она может обладать в 17 раз меньшей массой при аналогичной мощности.

По словам исследователей, КПД их солнечных батарей и соотношение их массы и мощности можно будет сделать еще более привлекательными, если им удастся улучшить свойства искусственных аналогов чешуек белянок. Такие солнечные батареи, как предполагают Маллик и его коллеги, будут в первую очередь интересны не только энергетикам, но и разработчикам космических кораблей и зондов, где вес источника питания играет критическую роль. 

 Фото: shanks et al