kategorier: Utvalda artiklar » Intressanta elektriska nyheter
Antal visningar: 16945
Kommentarer till artikeln: 7

Framtidens 5 ovanliga solpaneler

 

Framtidens 5 ovanliga solpaneleri dag solpaneler i kisel - långt ifrån finalen på vägen till att begränsa solljusets energi och dess omvandling till användbar elektrisk energi. Många arbeten utförs fortfarande av forskare, och i den här artikeln kommer vi att överväga fem ovanliga lösningar som några av de moderna forskarna utvecklar.

American National Renewable Energy Laboratory (NREL) är byggt ett solbatteri baserat på halvledarkristaller, vars storlekar inte överstiger flera nanometer, det är de så kallade kvantpunkterna. Urvalet är redan en mästare när det gäller extern och intern kvanteffektivitet, som uppgick till 114% respektive 130%.

Dessa egenskaper visar förhållandet mellan antalet genererade elektronhålhålpar och antalet fotoner som inträffar på provet (extern kvanteffektivitet) och förhållandet mellan antalet genererade elektroner och antalet absorberade fotoner (intern kvanteffektivitet) för en viss frekvens.

Den externa kvanteffektiviteten är mindre än den inre, eftersom inte alla absorberade fotoner deltar i genereringen, och några av de fotoner som inträffar på panelen reflekteras helt enkelt.

ett solbatteri baserat på halvledarkristaller, vars storlekar inte överstiger flera nanometer

Provet består av följande delar: ett glas i en antireflektionsbeläggning, ett lager av en transparent ledare, sedan nanostrukturerade lager av zinkoxid och kvantprickar av bly-selenid, sedan etanditiol och hydrazin och ett tunt guldlager som den övre elektroden.

Den totala effektiviteten för en sådan cell är ungefär 4,5%, men detta räcker för den experimentellt erhållna ganska hög kvantverkningsgraden för denna materialkombination, och det betyder optimering och förbättring framöver.

Inte en enda solcell har visat en extern kvanteffektivitet över 100%, medan det unika med denna NREL-utveckling ligger i det faktum att varje foton som faller på batteriet skapar mer än ett elektronhålhål vid utgången.

effekten av multipel excitongenerering

Anledningen till framgången var den multipla generationen av excitoner (MEG), en effekt som först användes för att skapa ett fullständigt solbatteri som kan generera el. Effektens intensitet är förknippad med parametrarna för materialet, med bandgapet i halvledaren såväl som med den infallande fotonens energi.

Kristallens storlek är avgörande, eftersom det är inom en liten volym att kvantpunkter begränsar laddningsbärare och kan samla överskottsenergi, annars skulle denna energi helt enkelt gå förlorad i form av värme.


Laboratoriet anser att elementen baserade på MEG-effekten är mycket värdiga kandidater för titeln på en ny generation solpaneler.

En annan ovanlig metod för att skapa solceller föreslogs av Prashant Kamat från University of Notre Dame. Hans grupp utvecklade en färg baserad på kvantprickar av titandioxid belagd med kadmiumsulfid och kadmiumselenid i form av en vatten-alkoholblandning.

Pastan applicerades på en glasplatta med ett ledande skikt, avfyrades sedan, och resultatet blev fotovoltaiskt batteri. Ett substrat omvandlat till en solcellspanel behöver bara en elektrod ovanpå, och det är möjligt att få en elektrisk ström genom att placera den i solen.

färg för solpanel

Forskare tror att det i framtiden kommer att vara möjligt att skapa färg för bilar och för hus och därmed förvandla till exempel taket på ett hus, eller bilkarossen, målad med denna speciella färg, till solpaneler. Detta är forskarnas huvudmål.

färg applikation

Även om verkningsgraden inte är hög, endast 1%, vilket är 15 gånger mindre än konventionella kiselpaneler, kan solfärg produceras i stora volymer och mycket billigt.Därför kan energibehov i framtiden tillgodoses, säger kemister från Kamat-gruppen, som kallar deras avkommor «Sun-Believable», som översätts som "sol-sannolikt."

Nästa ovanliga metod för omvandling av solenergi erbjudande vid Massachusetts Institute of Technology. Andreas Mershin och kollegor skapade experimentella batterier baserade på ett komplex av biologiska molekyler som kan "samla" ljus.

PS-1-fotosystemet, lånat från cyanobacterium Thermosynechococcus elongatus, föreslogs av molekylärbiologen Shuguan Zhang och flera av hans likasinnade människor 8 år innan pågående experiment, Andreas Mershin.

Effektiviteten hos systemen visade sig endast vara cirka 0,1%, men detta är redan ett viktigt steg på vägen mot massinförande i vardagen, eftersom kostnaderna för att skapa sådana apparater är extremt låga, och i allmänhet kan biologiska ägare skapa sina egna batterier med en uppsättning kemikalier och en bunt nyskuret gräs . Under tiden kommer ett antal förbättringar att öka effektiviteten till 1-2%, dvs. till en kommersiellt genomförbar nivå.

solceller baserade på ett komplex av biologiska molekyler

Tidigare liknande celler med fotosystem kunde bara fungera rimligt under laserljus koncentrerat strikt på cellen, och sedan endast i ett smalt våglängdsområde. Dessutom behövdes dyra kemikalier och laboratorieförhållanden.

Ett annat problem var att de molekylkomplex som extraherats från växter inte kunde existera länge. Nu har institutgruppen utvecklat en uppsättning ytaktiva peptider som omsluter systemet och bevarar det under lång tid.

Genom att öka effektiviteten i ljusinsamlingen löste teamet vid Massachusetts Institute of Technology problemet med att skydda fotosystem från ultraviolett strålning, vilket tidigare skadat fotosystemet.

PS-1

PS-1 sågs nu inte på ett jämnt underlag, utan på en yta med en mycket stor effektiv yta, dessa var 3,8 μm tjocka titandioxidrör med porer på 60 nm och täta zinkoxidstänger med flera mikrometer höga och flera hundra nanometer i diameter .

principen om drift av solbatteriet

Dessa varianter av fotoanoden gjorde det möjligt att öka antalet klorofyllmolekyler under ljus och skyddade PS-1-komplexen från ultravioletta strålar, eftersom båda materialen absorberar dem väl. Dessutom spelar titanrör och zinkstavar rollen som en ram och fungerar som elektronbärare, medan PS-1 samlar ljus, assimilerar det och separerar laddningarna, som händer i levande celler.

En cell som exponerades för solen gav en spänning på 0,5 volt med en specifik effekt på 81 mikroW per kvadratcentimeter och en ljusströmsdensitet på 362 μA per kvadratcentimeter, vilket är 10 gånger högre än något annat biovoltaiskt system känt tidigare baserat på naturliga fotosystem.

Låt oss nu prata om organiska polymerbaserade solceller. Om de etablerar massproduktion, kommer de att vara mycket billigare än kiselkonkurrenter, trots att de redan har uppnått en effektivitet på 10,9%. Tandem Polymer Solar Battery, skapat av ett team av forskare från University of California i Los Angeles (UCLA), har flera lager, som var och en arbetar med sin egen del av spektrumet.

En framgångsrik kombination av olika ämnen som inte stör varandra när man arbetar tillsammans är den viktigaste punkten. Av denna anledning utvecklade författarna speciellt konjugerade polymerer med ett lågt bandgap.

Tandem Polymer Solar Battery

2011 lyckades forskare få en sådan enskikts polymercell med en effektivitet på 6%, medan tandemcellen uppvisade en effektivitet på 8,62%. För att arbeta vidare försökte forskarna att utöka utbudet av arbetsspektrum i det infraröda området, och de var tvungna att lägga till polymeren från det japanska företaget Sumitomo Chemical, tack vare vilket de lyckades uppnå en effektivitet på 10,9%.

Solcelleffektivitet

Den mest framgångsrika designen består av en främre cell tillverkad av material med ett stort bandgap och en bakre cell med ett smalt bandgap.Utvecklarnas författare hävdar att skapandet av en sådan omvandlare, inklusive materialkostnaderna, inte är särskilt dyrt, dessutom är själva tekniken kompatibel med tunnfilms solpaneler som tillverkas idag.

Det verkar som om solceller baserade på organiska polymerer under de närmaste åren kommer att bli kommersiellt hållbara, eftersom utvecklarna planerar att öka deras effektivitet till 15%, det vill säga till kiselnivån.

Avrundar granskningen supertunna solpaneler med en tjocklek av 1,9 mikronvilket är 10 gånger tunnare än alla andra tunnfilmsbatterier som skapats tidigare. Tillsammans skapade japanska och österrikiska forskare en tunn organisk ovanligt flexibel solpanel. Vid demonstrationen lindades produkten runt ett människohår med en diameter på 70 μm.

supertunt solbatteri

Traditionella material användes för att tillverka batteriet, men underlaget var tillverkat av 1,4 mikrometer tjockt polyetylentereftalat. Med en effektivitet på 4,2% var den specifika effekten för det nya solbatteriet 10 watt per gram, vilket i allmänhet är 1000 gånger högre än motsvarande indikator för multikristallina kiselbatterier.

material för framtidens solbatteri

I detta avseende verkar det lovande att utveckla områden som "smarta textilier" och "smart hud", där förutom solpaneler, elektroniska mikrokretsar skapade med liknande teknik kan vara lika tunna och flexibla.

Se även:5 ovanliga konstruktioner av vindgeneratorer

Se även på elektrohomepro.com:

  • Ultratunna flerskiktade solceller baserade på nanostrukturerade ...
  • Polymer solpaneler
  • Perovskite solpaneler
  • Träavfallsbatteri
  • Effektiva solpaneler

  •  
     
    kommentarer:

    # 1 skrev: | [Cite]

     
     

    Detta är Pindos-teknik. Det är nödvändigt att rulla ut dem med en bulldozer.

     
    kommentarer:

    # 2 skrev: Kirill | [Cite]

     
     

    Och vidare kolla i kolet och simma i olja.

     
    kommentarer:

    # 3 skrev: | [Cite]

     
     

    Och dans till KiselevTV

     
    kommentarer:

    # 4 skrev: | [Cite]

     
     

    Kanske har du information om underhåll och reparation av sol- och vindanläggningar? Jag kommer att vara mycket tacksam.

     
    kommentarer:

    # 5 skrev: Andrew | [Cite]

     
     

    Tack för artikeln, väldigt informativ!

     
    kommentarer:

    # 6 skrev: | [Cite]

     
     

    Får jag ha bevis?

     
    kommentarer:

    # 7 skrev: Maxim | [Cite]

     
     

    För närvarande är materialen från vilka solceller är tillverkade av knappa naturresurser, till exempel kisel, vilket avsevärt ökar kostnaden för solceller. Men ett material som kan sänka kostnaden för elektroder med minst 10 gånger är grafen, en form av grafit (samma element som används i pennor) som kommer att uppnå en högre effektivitetsnivå. Kort sagt kan användning av detta nanomaterial sänka kostnaderna för att utveckla solpaneler, vilket kommer att påverka miljön positivt såväl som ekonomiska och tekniska besparingar.