Что заменило солнечные батареи

Найден способ создания дешевых и производительных солнечных батарей нового типа

Солнечные элементы питания, несмотря на свою привлекательность, все еще не получили широкого распространения по целому ряду причин. Особенно если речь идет не об обычных батареях, а о перовскитных солнечных элементах. Это довольно перспективная, но при этом дорогая технология, однако объединенная группа исследователей из Литвы и Германии вполне может сделать их доступными, разработав дешевый и простой метод их изготовления.

Для начала пару слов о перовскитных солнечных батареях. Перовскит – это минерал с особой структурой кристаллической решетки. Он богат содержанием примесей титана, ниобия, железа, церия, кальция, тантала. Структура перовскита настолько уникальна, что на ее основе можно создавать целый ряд материалов с различными свойствами. От высокотемпературных сверхпроводников и полупроводников до наноструктур. Все такие вещества получили название перовскитные материалы.

Перовскит в солнечных панелях заменяет собой кремний и считается, что такие солнечные элементы гораздо более перспективны в силу большего потенциала по преобразованию энергии. Как передает издание Science Daily, исследователи из Каунасского технологического университета (Литва) и Берлинского центра материалов и энергии имени Гельмгольца (Германия) разработали новый подход к созданию селективного слоя в перовскитных солнечных элементах. Молекула, синтезированная учеными, самостоятельно собирается в монослой, который может покрывать различные поверхности и может функционировать как «канал передачи энергии» в перовскитном солнечном элементе. Новая молекула может равномерно покрыть любую поверхность, включая текстурированные поверхности солнечных панелей.

«То, что создали мы — это не полимер. Это более мелкие молекулы, образующие очень тонкий монослой. Он формируется за счет погружения поверхности в раствор электролита, что делает этот способ значительно дешевле существующих альтернатив. Кроме того, синтез нашего соединения является гораздо менее длительным процессом, чем процесс синтеза полимера, обычно используемого в производстве перовскитных солнечных батарей.» — говорит Эрнестас Каспаравичюс, аспирант химического факультета Каунасского технологического университета.

Тестированием нового материала занималась уже команда немецких ученых.

«Мы изучали использование самоорганизующихся молекул для формирования слоя электрода толщиной 1-2 нанометра, равномерно покрывающего всю поверхность. Новый материал мы смогли успешно применить и создать на его основе первый функционирующий солнечный элемент с однослойным селективным контактом.»

По заверению специалистов, используя метод самосборки монослоя возможен не только чрезвычайно низкий расход материала, но и высокая эффективность преобразования энергии, достигающая порядка 18%. Также при использовании самосборного монослоя в перовскитных ячейках не требуется никаких добавок для повышения производительности. Более того, оптимизировав работу материалов, в ходе последующих испытаний удалось повысить их эффективность до 21%.

Эту и другие новости вы можете обсудить в нашем чате в Телеграм.

Источник

Аналог солнечной батареи, или как получить энергию из тени

Пока коронавирус ещё блуждает по планете, народ сидит по домам, а некоторые компании задумываются о том, чтобы перенести работу на «удалёнку» навсегда. Но если все будут сидеть по домам, то стоит ли людям задуматься о том, чтобы сделать из своего дома независимую крепость? Ответ на этот вопрос сугубо личный для каждого, но если кто-то из вас заинтересован в этом, то вам понравится новая разработка от сингапурских учёных. Их изобретение позволило добывать энергию из тени.

Солнечная энергия пока используется довольно мало, а зря

Как работают солнечные батареи?

Вообще есть два типа устройств на солнечной энергии. Одни называются солнечными батареями, а другие солнечными коллекторами. В чём между ними разница?

Солнечная батарея — объединение фотоэлектрических преобразователей (фотоэлементов) — полупроводниковых устройств, прямо преобразующих солнечную энергию в постоянный электрический ток.

Солнечный коллектор — устройство для сбора тепловой энергии Солнца, переносимой видимым светом и ближним инфракрасным излучением. Солнечный коллектор собирает тепло, нагревая теплоноситель.

Солнечный коллектор — слева и солнечная батарея — справа

Генератор на теневом эффекте

В период солнечного минимума учёные из Сингапура предложили нечто иное. Прибор работает на контрасте света и тени, преобразую этот самый контраст в электричество. Для удобства генератор прозвали SEG (shadow effect energy generator). Контраст вызывает разницу потенциалов — необходимое условие возникновения тока.

SEG представляет собой набор ячеек на прозрачной пластиковой пленке. Данные ячейки ничто иное как золотая пленка на кремниевой пластине. Что удивительно, несмотря на наличие золотой плёнки, SEG выходит дешевле, чем просто кремниевые аналоги. Но на этом плюсы не заканчиваются. Проведя эксперименты, стало ясно, что в условиях переменной освещенности SEG в 2 раза эффективнее солнечных батарей, причем максимальное количество электричества удалось получить, когда половина поверхности была освещена, а другая половина находилась в тени. Худшие результаты зафиксированы при полной освещённости и полной тени.

Возможно, вас заинтересует: что случится с Солнцем в будущем?

На данный момент, SEG создавался под смартфоны и мелкую бытовую электронику, требующую периодической подзарядки. Из-за ориентированности на переменную освещенность, теневой генератор должен заменит солнечные батареи в домах.

Ещё в SEG обнаружилась интересная особенность, которая открывает для него немного иной рынок. В связи с тем, что генератор мониторит изменение освещённости, он может служить автономным датчиком движения. Учёные провели очередной эксперимент, и догадка подтвердилась. Когда человек или домашнее животное отбрасывают даже прерывистую тень датчик запускается и ведёт запись. Для систем сигнализаций это может стать интересной альтернативой обычным датчикам и камерам, так как SEG полностью автономен.

Если вы соблюдаете карантин и редко выходите из дома, рекомендуем вам посетить наш телеграм-канал, чтобы не упустить ни одной важной новости!

Работа по улучшения генератора продолжается: сейчас ученые пробуют заменить золото другим материалом, чтобы ещё снизить себестоимость.

Где можно применить новый генератор на теневом эффекте?

Генератор на теневом эффекте

Первое, что приходит в голову — установка на электромобили, которым на нашем сайте выделен целый раздел. Так как в реалиях жизни не бывает такого, что все автомобили всегда стоят полностью освещёнными. Где-то тень отбрасывает дом, где-то дерево, а иногда солнце просто смещается в течение дня, и освещённость падает. При условии, что таких «проблем» при массовом использовании будет много, плюс вдвое более эффективные показатели SEG сыграют свою роль, и данная технология может быть глобализирована.

Могут ли быть глобализированы электромобили, и как данный процесс продвигается в России? Не знаете, читайте тут

Второе — замена нынешних солнечных батарей на рынке. На данный момент, солнечные батареи стоят настолько дорого, что даже при условии получения желаемой автономности, окупаться они будут крайне долго. В некоторых случаях, период отбивания средств достигается через 10-20 лет. Если SEG вдвое более эффективен, то игра, возможно, будет стоит свеч. Получится ли реализовать задуманное у сингапурских учёных, узнаем в ближайшее время.

Есть надежда, что данное изобретение станет шагом к экологически чистому будущему, ведь, в отличие от большинства «зелёных» изобретений, SEG не стоит как самолёт, а наоборот дешевле и работает лучше. На мой взгляд, если Сингапур не пожадничает и сделает данный генератор доступным для всех слоёв населения, то он молниеносно завоюет рынок.

Вы уже пользуетесь солнечными батареями? Если да, поделитесь в комментариях или нашем телеграм-чате, как вы расцениваете новую разработку сингапурских учёных, и приобретёте ли вы для личных целей такой генератор?

Источник

Гибкие солнечные панели. Выбор из 6 лучших вариантов

Среди альтернативных источников энергии для частного использования одним из наиболее перспективных вариантов признаны солнечные панели. Это обусловлено разнообразием предложений на рынке, практичностью, простотой построения автономных систем электроснабжения для частных и даже многоквартирных домов.

Гибкие солнечные батареи и жесткие конструкции – разница в технологиях и характеристиках

В сфере солнечных панелей наметилась жесткая конкуренция между:

• С одной стороны – традиционными поликристаллическими и монокристаллическими батареями в исполнении на жесткой раме;
• С другой – гибкими панелями на базе аморфного кремния, полиморфными и полимерными солнечными элементами.

У каждой из групп есть собственные достоинства и недостатки.

Жесткие моно- и поликристаллические кремниевые батареи с 30% и 53% рынка соответственно, пока, безусловно, лидируют. Для такого положения дел есть веские основания:

Именно по этой причине спрос на моно-/поликристаллические солнечные батареи продолжает расти, заинтересованность в них частных покупателей уже практически достигла уровня покупок предприятиями.

Взрывной рост этого спроса сдерживают несколько факторов:

Свои особенности есть и у каждой из разновидностей гибких панелей.

Виды и свойства гибких солнечных панелей

Сегодня разрабатываются и выпускаются несколько принципиально разных видов гибких солнечных батарей. Они отличаются используемыми материалами и технологиями, что, в свою очередь определяет как характеристики, так и особенности монтажа и эксплуатации.

Аморфные панели (элементы из аморфного кремния)

Аморфные гибкие солнечные панели создаются на базе элементов из аморфного кремния (a-Si). Такое название получил гидрид кремния, образующийся в результате распада силана или кремневодорода (SiH4) под воздействием электрического разряда.

Соединение превосходит кристаллический кремний по коэффициенту поглощения – для полного поглощения солнечного излучения достаточно слоя толщиной 0.5-1 мкм по сравнению со 100-300 мкм для кремниевых кристаллов.

Кроме того, достаточно низкая температура осаждения (порядка 150 о С) позволяет формировать пленки необходимой для фотовольтатики толщины не только на металлической или стеклянной, но и на полимерной основе, причем сделать этот процесс непрерывным.

Еще одно достоинство технологии – дешевизна сырья, поскольку для получения кремневодорода не требуется высокая степень очистки кремния. Это позволяет использовать в производстве отходы предприятий металлургической отрасли, поступающие на утилизацию кремниевые солнечные батареи и другие дешевые источники.

Из серьезных недостатков технологии следует выделить:

1. Ускоренную деградацию пленок под воздействием ультрафиолета и высокой температуры, что снижает срок службы панелей до 3-5 лет. Бороться с ним можно применением защищающих от УФИ ламинирующих пленок и применение в конструкции эффективных теплоотводов.
2. Относительно низкий по сравнению с кристаллическим кремнием коэффициент конверсии, что снижает КПД батареи в целом и требует значительного увеличения площади панелей для обеспечения необходимой потребителям мощности генерации. В настоящий момент единственный путь повышения эффективности – совершенствование технологий.

Поколения аморфных солнечных панелей

Сегодня на рынке можно найти устройства уже трех поколений аморфных солнечных модулей.

• 1 поколение создавалось сразу после разработки технологий. Панели характеризовались невысоким коэффициентом преобразования менее 5% и сроком службы порядка 3-5 лет.
• 2 поколение представлено максимально широко (более 70% продаваемых аморфных панелей относятся именно к нему). Их КПД вырос до 8-9%, а срок эксплуатации продлен до 10 лет.
• 3 поколение – наиболее совершенные аморфные батареи. Значительные средства, инвестированные в разработку, позволили получить панели со сроком службы свыше 15 лет и коэффициентом конверсии на уровне 12%, что всего на 20-30% уступает серийным образцам поликристаллических батарей.

Источник

Ученый создал краску, которая может заменить дорогие солнечные панели

Доктор Натаниэль Дэвис из Школы химических и физических наук Веллингтонского университета Виктории заявил, что он и его исследовательская группа находятся на важном поворотном этапе в своих исследованиях солнечной энергии. Он работает над солнечной «краской», которая может заменить солнечные батареи.

Новая краска предназначена для нанесения на крышу здания, чтобы лучше поглощать свет, необходимый для питания дома с помощью солнечной энергии.

«Краска содержит люминесцентные молекулы, которые поглощают и излучают свет, который направляет солнечный свет к солнечным батареям», объясняет доктор Дэвис.

В отличие от более крупных (и более дорогих) солнечных панелей, доступных в настоящее время, решение доктора Дэвиса будет включать один слой краски и узкую границу солнечных панелей шириной примерно с палец. Комбинация краски для крыши и небольших панелей предназначена для выработки электроэнергии, достаточной для полного питания дома.

Средняя стоимость солнечных панелей в Новой Зеландии составляет около 9000 долларов США за материалы и установку. Ученые надеются, что солнечная краска будет стоить гораздо дешевле, потому что после нанесения она прослужит десятилетия. Также не потребуется установки больших и дорогих солнечных панелей, что сделает использование солнечной энергии более доступным для обычного человека. Система также будет работать с любой существующей технологией солнечных панелей на рынке. В своей работе доктор Дэвис использует собственную технологию «солнечных концентраторов» которая помещается в кусок пластика или стекла, которая улавливает солнечный свет и отправляет его в солнечные панели.

«Помимо положительного воздействия на изменение климата и защиты окружающей среды с помощью возобновляемых источников энергии, эта краска также значительно снизит стоимость использования электроэнергии в домашних условиях», — заключает доктор Дэвис.

Источник