Будущее солнечных панелей

14101 0

Солнечные панели, которые мы видим сегодня, должны быть жесткими и черными. Органическая фотоэлектрическая технология, наоборот, дает более прозрачные и гибкие солнечные панели в диапазоне цветов, обеспечиваемых производителем. Однако эта технология должна удовлетворять определенным требованиям, принятым на рынке: большая эффективность, долговечность и низкие производственные расходы. Данное исследование направлено на "анализ емкости новых материалов при поглощении солнечной энергии, а также поиск подходящих стратегий с момента разработки в лаборатории до ввода в эксплуатацию", подчеркнула Икерне Этксебаррия (Ikerne Etxebarria), исследователь лаборатории UPV/EHU и IK4-Ikerlan.

Солнечные панели являются возобновляемой энергетической технологией для прямой конвертации света в электричество. Исследование проводилось с использованием полимерных солнечных батарей, имеющих низкую стоимость, малый вес, большую площадь и механическую упругость. Основной недостаток батарей такого типа – неэффективность – около 50% всего поглощенного света составляют потери энергии при конвертации фотонов в электричество. Это обусловлено тем, что их полимерные сети образуют недостаточно линейную структуру на наноуровне, что мешает выходу энергии.

Команда исследователей проанализировала, каким может быть максимальный размер ячеек, которые должны иметь большую площадь поверхности, если они правильно работают. Для этой цели были разработаны разнообразные ячейки с различными структурами и поверхностями. После анализа результатов, "мы обнаружили, что в ячейках площадью до 6 см2 мощность находится в прямой пропорциональности к их площади поверхности. Однако на больших площадях поверхности производительность ячеек значительно падает", акцентировала Этксебаррия, которая пришла к следующему заключению: для изготовления ячеек с большой площадью поверхности необходимо создать модули, в которых ячейки с более малыми поверхностями будут соединяться последовательно или параллельно на самой подложке.

Для производства таких модулей слои, существующие между электродами, необходимо структурировать, т.е. другими словами ячейки должны соединяться друг с другом. "До сегодняшнего дня такое структурирования необходимо делать механически или посредством лазера, однако существует риск повреждения подложки. Однако в данном исследовании мы разработали новую структурирующую технику", подчеркнула она. Эта техника включает трансформацию характеристик поверхности.

Ну, а солнце это все, природа, цветы, краски. В сочетании всего этого получаются красивые композиции из ярких цветов в подарок

Цель: улучшение эффективности

Другой целью данного исследования было нахождение способа изготовления высокоэффективных ячеек. Для этого, во-первых следует оптимизировать процесс производства ячеек на базе различных полимеров, чтобы достичь максимальной эффективности этих материалов; во-вторых, полимеры, которые поглощают свет различной длины волны, использовали для изготовления ячеек вместе с каскадной структурой, чтобы обеспечить их большую эффективность. "Каждый полимер поглощает свет различной длины волны. Идеальный вариант должен использовать преимущества от всех лучей солнечного света, однако не существует полимеров, способных поглощать свет всех длин волн. Следовательно, чтобы максимально эффективно использовать солнечный свет, можно использовать одну из существующих возможностей – создать структуры каскадного типа, другими словами, расположить ячейки, изготовленные из различных полимеров, одну над другой", разъяснила Этксебаррия. Эти структуры каскадного типа можно соединять последовательно или параллельно. "Мы заметили после многочисленных измерений, что большая эффективность достигается в ячейках, установленных последовательно, а не параллельно", добавила она.

Эта новая разработка может привести в конечном итоге к революции в области энергетики. Ее разработала группа ученых под руководством профессора электротехники Университета Северной Каролины Салаха Бедера. Одной их уязвимых мест при использовании солнечных батарей являются сейчас потери при передаче электричества. Из-за этого солнечные батареи быстро садятся и не дают большой мощности. Это происходит из-за соединений между солнечными панелями и размещения различных элементов. Из обычных солнечных батарей, которые распространены сейчас являются наиболее эффективными стековые солнечные батареи. У них в электричество переходит до 45% от всей полученной солнечной энергии. Но соединения у батарей поглощают много солнечной энергии, через что увеличивается время зарядки батареи и сама батарея часто может перегреваться. В новой разработке ученые улучшили соединения между солнечными панелями. При таких новых соединениях увеличивается эффективность, снижается себестоимость полученной энергии, при этом полностью исключаются потери при передаче и получении электроэнергии и батареи не перегреваются. Такие новые стековые батареи могут иметь огромную концентрацию энергии, которая эквивалентна 70 тысячам наших Солнц.

Производство ячеек, изготовленных с использованием полимеров или новых материалов, будет намного дешевле, поскольку эти полимеры произведены в лаборатории, в отличие от кремниевых, которые необходимо добывать в шахте. Этксебаррия работает в лаборатории IK4-Ikerlan, испытывая различные полимеры в поиске подходящих материалов для изготовления ячеек. "Мы протестировали (различные) материалы в небольших устройствах", указала она. Фактически было проверено множество материалов различного типа и в процессе этого были отобраны наиболее эффективные, другими словами, те материалы, которые наиболее эффективно улавливают и преобразуют солнечную энергию.

О солнечных батареях Солнечная батарея — детище альтернативной энергетики — накапливает солнечный свет в течение дня, а с заходом солнца — начинает его отдавать. Не всё так просто с солнечными батареями... На поверку выходит, что мощность такой лампы зависти от трёх факторов: размера самой панели (лампы), размера (объёма) накопительной солнечной батареи, количества и качества естественной инсоляции в природе данного региона. Проблема, тем не менее, лежит ещё и в сфере экономических вопросов. Солнечные батареи — стоят дорого. Поэтому жители беднейших регионов планеты не могут позволить себе купить такую роскошь и самостоятельно заменять к ней комплектующие. А жителям богатых электрифицированных регионов — такие лапмы не особо нужны, разве что из прихоти... Получается — замкнутый круг. Именно поэтому, учёные всего мира, те, которые как-раз таки занимаются проблемой солнечных батарей и альтернативной энергетикой, решают сейчас одну общую глобальную задачу и задача эта — вот какая. Как максимально удешевить «альтернативную энергию», одновременно повысив её рабочее КПД? Как сделать так, чтобы «естественный» и «природный», то есть — суперэкологичный способ освещения приобрёл наконец, самый главный признак всего «природного и естественного» и «альтернативного» капиталистической модели потребления, а именно — приобрёл дешевизну и доступность? В самом деле, если вы покупаете морошку в супермаркете, то она обходится вам в деньги. Если же вы собираете морошку в лесу, то она вам не стоит ничего. Это — естественный ресурс, и Природа щедро делится им с вами. По мнению и замыслу учёных, солнечные панели будущего и должны стремиться к идеалу той самой морошки, собранной вами в лесу. А именно: не стоить вам — почти ничего. Иначе все разговоры о «природности» и «простоте» источников освещения будущего будут отдавать ложью...

Комментариев пока нет, добавьте свой!