Категорије: Истакнути чланци » Занимљиве електричне вести
Број прегледа: 16945
Коментари на чланак: 7

5 необичних соларних панела будућности

 

5 необичних соларних панела будућностиДанас силицијум соларни панели - далеко од финала на путу сузбијања енергије сунчеве светлости и претварања у корисну електричну енергију. Научници још увек изводе многе радове, а у овом чланку ћемо размотрити пет необичних решења која развијају неки савремени истраживачи.

Изграђена је Америчка национална лабораторија за обновљиве изворе енергије (НРЕЛ) соларна батерија заснована на полуводичким кристалима, чија величина не прелази неколико нанометара, ово су такозване квантне тачкице. Узорак је већ првак у погледу спољне и унутрашње квантне ефикасности, која је износила 114% и 130%, респективно.

Те карактеристике показују однос броја генерисаних парова електрона-рупа и броја фотона који се налазе на узорку (спољна квантна ефикасност) и однос броја генерисаних електрона према броју апсорбираних фотона (унутрашња квантна ефикасност) за одређену фреквенцију.

Спољна квантна ефикасност је мања од унутрашње, јер нису сви апсорбовани фотони учествовали у генерисању, а неки од фотона који се јављају на панелу једноставно се одражавају.

соларна батерија заснована на полуводичким кристалима, чија величина не прелази неколико нанометара

Узорак се састоји од следећих делова: чаша у антирефлексном премазу, слој провидног проводника, затим наноструктурни слојеви цинковог оксида и квантне тачке оловног селенида, затим етандитиол и хидразин, те танки слој злата као горња електрода.

Укупна ефикасност такве ћелије је око 4,5%, али то је довољно за експериментално добијену прилично квантну ефикасност ове комбинације материјала, што значи да предстоји оптимизација и унапређење.

Ниједна соларна ћелија није показала спољну квантну ефикасност изнад 100%, док јединственост овог НРЕЛ развоја лежи у чињеници да сваки фотон који падне на батерију ствара више од једног пара електронских рупа на излазу.

ефекат генерисања вишеструког екситона

Разлог успеха је вишеструка генерација ексцитона (МЕГ), ефекат који је први пут коришћен за прављење потпуно развијене соларне батерије способне за производњу електричне енергије. Интензитет ефекта повезан је са параметрима материјала, размаком у полуводичу, као и са енергијом падајућег фотона.

Величина кристала је пресудна, јер се у малом волумену квантне тачке ограничавају у носачима набоја и могу сакупљати вишак енергије, јер би се иначе та енергија једноставно изгубила у облику топлоте.


Лабораторија верује да су елементи засновани на МЕГ ефекту врло вредни кандидати за титулу нове генерације соларних панела.

Још један необичан приступ стварању соларних ћелија предложио је Прасхант Камат са Универзитета Нотре Даме. Његова група је развила боју засновану на квантним тачкама титанијум-диоксида обложеним кадмијум-сулфидом и кадмијумским селенидом у облику воде-алкохолне смеше.

Паста је нанета на стаклену плочу са проводљивим слојем, затим је пуштена и резултат је био фотонапонска батерија. Супстрат претворен у фотонапонски панел потребна је само електрода на врху, а могуће је добити електричну струју постављањем на сунце.

боја за соларни панел

Научници верују да ће у будућности бити могуће створити боју за аутомобиле и куће и тако претворити, рецимо, кров куће или каросерију аутомобила, обојане овом посебном бојом, у соларне панеле. То је главни циљ истраживача.

наношење боје

Иако ефикасност није велика, само 1%, што је 15 пута мање од класичних силиконских панела, соларна боја се може произвести у великим количинама и то врло јефтино.Према томе, енергетске потребе у будућности могу бити задовољене, кажу хемичари из групе Камат, који називају своје потомство "Сунце-веродостојно", што се преводи као "соларно вероватно".

Следеће необично метода претворбе сунчеве енергије понуда на Массацхусеттс Институте оф Тецхнологи. Андреас Мерсхин и колеге су створили експерименталне батерије засноване на комплексу биолошких молекула способних да „скупљају“ светлост.

Фотосистем ПС-1, позајмљен од цијанобактеријума Тхермосинецхоцоццус елонгатус, предложио је молекуларни биолог Шугуан Џанг и неколико његових истомишљеника 8 година пре почетка актуелних експеримената, Андреас Мерсхин.

Показало се да је ефикасност система само око 0,1%, али то је већ важан корак на путу масовног увођења у свакодневни живот, јер су трошкови стварања таквих уређаја изузетно ниски, а генерално биолошки власници могу да креирају сопствене батерије користећи скуп хемикалија и гомилу свеже покошене траве . У међувремену, бројна побољшања ће повећати ефикасност на 1-2%, тј. до комерцијално одрживог нивоа.

соларне ћелије засноване на комплексу биолошких молекула

Раније су сличне ћелије са фотосистемима могле да делују разумно само под ласерском светлошћу која је концентрисана строго на ћелији, а затим само у уском опсегу таласних дужина. Поред тога, потребне су скупе хемикалије и лабораторијски услови.

Други проблем је био што молекуларни комплекси извучени из биљака не би могли дуго постојати. Сада је тим института развио скуп површински активних пептида који обавијају систем и задржавају га дуго времена.

Повећавајући ефикасност сакупљања светлости, тим са Технолошког института у Масачусетсу решио је проблем заштите фотосистема од ултраљубичастог зрачења, што је претходно оштетило фотосистем.

ПС-1

ПС-1 се садио не на глатку подлогу, већ на површину са врло великим ефективним површинама, то су цеви од титанијум-диоксида дебљине 3,8 µм са порама од 60 нм, и густе шипке цинковог оксида висине неколико микрометра и пречника неколико стотина нанометара. .

принцип рада соларне батерије

Ове варијанте фотоаноде омогућиле су повећање броја молекула хлорофила под светлошћу и заштитиле ПС-1 комплексе од ултраљубичастих зрака јер их оба материјала добро апсорбују. Поред тога, епрувете од титанијума и цинкове шипке такође играју улогу оквира и делују као носачи електрона, док ПС-1 сакупља светлост, асимилира га и одваја набоје, као што се догађа у живим ћелијама.

Ћелија изложена сунцу дала је напон од 0,5 волти са специфичном снагом од 81 микроВ по квадратном центиметру и густином фототока од 362 μА по квадратном центиметру, што је 10 пута више од било којег другог биоволтаичког система познатог раније заснованог на природним фотосистемима.

Сада да разговарамо о томе соларне ћелије на бази органских полимера. Ако успоставе масовну производњу, биће много јефтинији од конкурената из силицијума, упркос чињеници да су већ постигли ефикасност од 10,9%. Тандем полимерна соларна батерија, коју је створио тим научника са Калифорнијског универзитета у Лос Анђелесу (УЦЛА), има неколико слојева, од којих сваки делује са својим сопственим делом спектра.

Успешна комбинација различитих супстанци које се међусобно не ометају када раде заједно је најважнија тачка. Из тог разлога, аутори су посебно развили коњугиране полимере са малим зарезом у опсегу.

Тандем полимерна соларна батерија

Током 2011. године, научници су успели да добију такву једнослојну полимерну ћелију са ефикасношћу од 6%, док је тандем ћелија показала ефикасност од 8.62%. Радећи даље, истраживачи су намеравали проширити опсег радног спектра у инфрацрвеном региону и морали су да додају полимер јапанске компаније Сумитомо Цхемицал, захваљујући чему су успели да постигну ефикасност од 10,9%.

Ефикасност соларне ћелије

Овај најуспешнији дизајн састоји се од предње ћелије која је направљена од материјала са великим размаком траке, и задње ћелије са уским размаком траке.Аутори развоја тврде да израда таквог претварача, укључујући трошкове материјала, није скупа, штавише, сама технологија је компатибилна са танкослојним соларним плочама произведеним данас.

Чини се да ће у наредних неколико година соларне ћелије на бази органских полимера постати комерцијално одрживе, јер програмери планирају да повећају своју ефикасност на 15%, односно на ниво силикона.

Заокруживање рецензије супер танки соларни панели дебљине 1,9 микронакоји је 10 пута тањи од било које друге батерије танког филма створене раније. Заједно, јапански и аустријски научници створили су танки органски необично флексибилан соларни панел. На демонстрацији је производ био омотан око људске длаке пречника 70 µм.

супер танка соларна батерија

За израду батерије коришћени су традиционални материјали, али подлога је израђена од полиетилен терефталата дебљине 1,4 микрона. Са ефикасношћу од 4,2%, специфична снага нове соларне батерије била је 10 вата по граму, што је генерално 1000 пута веће од одговарајућег показатеља за мултикристалне силиконске батерије.

материјал за соларну батерију будућности

С тим у вези, чини се да обећава развој таквих подручја као што су „паметни текстил“ и „паметна кожа“, где поред соларних панела, електронска микроциркула направљена коришћењем сличне технологије може бити подједнако танка и флексибилна.

Погледајте такође:5 необичних дизајна ветрогенератора

Погледајте и на електрохомепро.цом:

  • Ултра танке вишеслојне соларне ћелије на бази наноструктурисаног ...
  • Полимерни соларни панели
  • Соларни панели Перовските
  • Дрвна батерија
  • Ефикасност соларних панела

  •  
     
    Коментари:

    # 1 написао: | [цитат]

     
     

    Ово је Пиндос технологија. Потребно их је разваљати булдожером.

     
    Коментари:

    # 2 написао: Ћирил | [цитат]

     
     

    И даље лупајући по угљу и пливајући у нафти.

     
    Коментари:

    # 3 написао: | [цитат]

     
     

    И заплесајте на КиселевТВ

     
    Коментари:

    # 4 је написао / ла: | [цитат]

     
     

    Можда имате информације о одржавању и поправци соларних и ветролошких инсталација? Бићу веома захвалан.

     
    Коментари:

    # 5 написао: Андреи | [цитат]

     
     

    Хвала на чланку, врло информативан!

     
    Коментари:

    # 6 написао: | [цитат]

     
     

    Могу ли добити доказе?

     
    Коментари:

    # 7 написао: Маким | [цитат]

     
     

    Тренутно су материјали од којих се праве соларне ћелије направљени од оскудних природних ресурса, као што је, на пример, силицијум, који значајно повећава трошкове соларних ћелија. Међутим, материјал који може значајно смањити трошкове електрода за најмање 10 пута је графен, облик графита (исти елемент који се користи у оловкама) који ће постићи већи ниво ефикасности. Укратко, коришћење овог наноматеријала могло би смањити трошкове развоја соларних панела, што ће позитивно утицати на животну средину, као и економске и технолошке уштеде.