Пористый кремний для солнечных батарей

Солнечные батареи из пористого нанокристаллического кремния

Дата публикации: 18 февраля 2016

«Новые солнечные батареи будут не менее эффективны, чем их современные аналоги на подложке германия, а стоить они будут в пять раз дешевле», — говорится в сообщении вуза.

Новая технология основана на использовании фотоэлектрических преобразователей на основе пористого нанокристаллического кремния. КПД таких преобразователей, по данным лабораторных исследований, может достигать 30% и выше. Как отмечает пресс-служба, для создания современных батарей со схожими параметрами используются постепенно истощающиеся источники сырья редкоземельных металлов (галлия, индия, германия) и более сложная, дорогая и опасная технология, связанная с токсичными соединениями мышьяка и фосфора.

«Наша технология гораздо проще и эффективнее зарубежных аналогов, и может применяться для производства не только космических солнечных батарей. Мы используем современные достижения нанотехнологий и доступные недорогие материалы, и это уже дало неплохие результаты», — приводит пресс-служба слова доцента кафедры радиофизики и полупроводниковой микро- и наноэлектроники вуза Натальи Латухиной.

Весной этого года опытные образцы самарских фотоэлектрических преобразователей отправятся на испытания в условиях открытого космоса на борту спутника «Аист-2Д», который планируется вывести на орбиту в рамках первой пусковой кампании с космодрома Восточный. На борту спутника установлены 13 пластин преобразователей различного типа с пористым слоем и один контрольный образец без пористого слоя с нанокристаллами кремния. Телеметрические данные с каждой пластины будут поступать в самарский ракетно-космический центр «Прогресс» и позволят ученым выбрать наиболее устойчивый к космической радиации тип образца.

Источник

Самарские ученые создали первые в мире солнечные батареи из пористого кремния

• Самарские ученые создали первые в мире солнечные батареи из пористого кремния
• Ялту затопило вслед за Керчью
• Град, затопленные улицы и изуродованный пляж: хроники потопа на Кубани и в Крыму
• Порноактриса после группового изнасилования разоткровенничалась в больничной палате
• Демографическая бомба: почему в Китае стало не хватать людей
• Стабильный 51 килограмм: сестры Зайцевы раскрыли секрет стройности
• В российских магазинах нашли сорт сыра, к которому почти нет претензий
• Цены на российских курортах бьют рекорды
• Затопленную ливнями Керчь показали с высоты
• Два десятка ДТП за полтора года: как владельцы дорогих иномарок зарабатывают на ОСАГО
• Путин рассказал о побочном эффекте вакцины от коронавируса
• Эксперимент по созданию свободных от ресторанов стартует в Москве 19 июня
• «Больше миллиона не брал»: рассказал, как грабил банки и автосалоны
• Привиться проще, чем сходить в кино: как организована вакцинация в России
• У перенесших детей начали выявлять тяжелые осложнения
• Потоки воды смывают машины в Ялте
• Наводящая ужас на Самару стая собак растерзала пенсионерку
• «Вписка удалась»: в Сети обсуждают секс-видео с 15-летней школьницей на вечеринке
• Трагедия на озере в Приморье: выживший малыш рассказал о последних словах родителей

Сотрудники Самарского университета имени Королева получили хорошую новость из космоса. Пять лет назад они поставили амбициозную задачу — создать космические солнечные батареи из доступных в России материалов, при этом дешевле, чем зарубежные аналоги. В итоге солнечные батареи из пористого кремния отлично себя зарекомендовали. Теперь новую технологию можно использовать, например, для зарядных устройств.

Этот научный эксперимент принес космические результаты. А ведь еще несколько назад лет коллеги твердили: ничего у вас не получится, и ваши экспериментальные солнечные батареи на орбите рассыплются в прах.

Наталья Латухина, доцент кафедры физики твердого тела Самарского государственного университета: «Да вы что! После первого же оборота вокруг Земли, когда Солнце переходит в тень, температура меняется от минус 100 до плюс 180, у вас все ваши кораллы разлетятся. Оказалось, нет».

Спутник «Аист 2Д» для дистанционного зондирования Земли вывели на орбиту с космодрома Восточный пять лет назад. На его борту вместе с традиционными солнечными батареями были и инновационные. Их отличие — в самом материале. Традиционно в космической энергетике используется германий, производство которого токсично и дорогостояще. При этом подходящий для космоса германий в России вообще не добывается. В батареях инновационных придумали использовать пористый кремний. Вышло в пять раз дешевле.

Дарья Шишкина, старший преподаватель кафедры инженерии Самарского государственного университета: «Впервые был запущен материал, который в принципе предназначен для наземной солнечной энергетики».

В космосе мелочей не бывает: важен каждый грамм веса и каждый киловатт электричества. Для лучшего результата на поверхности экспериментальных батарей ученые создали равномерный рельефный слой — по специальной методике. Кремний стал как губка в прямом и переносном смысле. Впитывает больше лучей, а значит дает больше энергии.

Галина Рогожина, доцент кафедры физики Самарского государственного университета: «Чем больше толщина поры, тем больше коэффициент полезного действия. Тем больше энергии мы можем собрать с нашего солнечного элемента».

Теперь уже доказано, что использовать свойства пористого кремния можно и в космосе, и на Земле — в электромобилях, беспилотниках, да и просто в быту, хотя бы в зарядных устройствах для гаджетов. На очереди следующий эксперимент: а что если снять защитные стекла и сделать батареи легче, сэкономив полезные граммы. Но чтобы получить новые космические результаты опять придется несколько лет потеть в научных лабораториях.

С кремниевыми батареями получилось все наоборот. Вначале они были испытаны в космосе и только теперь на Земле. После пяти лет на орбите полезные свойства кремния будут изучать на наземной станции «Памир» в Таджикистане.

Источник

Инженеры из Рязани запатентовали систему дешевых солнечных батарей

Ученые Рязанского государственного университета имени С. А. Есенина получили патент на производство нового типа солнечных батарей, которое будет на 30% дешевле аналогов. Об этом пишет ТАСС со ссылкой на доцента кафедры общей и теоретической физики и методики преподавания физики Вадима Трегулова.

Сейчас в производстве солнечных батарей используются дорогостоящие способы нанесения антиотражающих покрытий, например, магнетронное напыление. Инженеры из Рязанского университета получили патент на применение тонких пленок пористого кремния одновременно в качестве антиотражающего покрытия и поглощающего свет слоя — это должно снизить стоимость производства на 30%.

Главная проблема пористого кремния заключается в его нестабильности, он быстро теряет первоначальные свойства, поэтому наши дальнейшие разработки связаны с необходимостью принять какие-то меры с целью обеспечения постоянства его свойств.

Ученый из РГУ Вадим Трегулов

Полученный патент позволит создавать солнечные батареи, а также высокочувствительные, быстродействующие оптические датчики и детекторы терагерцового излучения дешевле, чем это делают даже в Китае, отмечают инженеры.

При этом пока у ученых нет точных сроков, когда их патент может использоваться на производстве и в какую сумму обойдется модернизация заводов для создания таких солнечных батарей.

Солнечные батареи можно использовать не только в домашних условиях. Недавно Toyota начала тестирование модели гибридного автомобиля Prius с солнечными батареями. Он имеет как двигатель внутреннего сгорания, так и батарею, которая заряжается от движения аппарата, а также от двигателя. Планируется, что солнечная батарея позволит добавить к движению Prius более 50 км ежедневно.

Источник

Сайт о нанотехнологиях #1 в России

Сотрудники Самарского университета имени Королева получили хорошую новость из космоса. Пять лет назад они поставили амбициозную задачу — создать космические солнечные батареи из доступных в России материалов, при этом дешевле, чем зарубежные аналоги. В итоге солнечные батареи из пористого кремния отлично себя зарекомендовали. Теперь новую технологию можно использовать, например, для зарядных устройств.

Этот научный эксперимент принес космические результаты. А ведь еще несколько назад лет коллеги твердили: ничего у вас не получится, и ваши экспериментальные солнечные батареи на орбите рассыплются в прах.

Наталья Латухина, доцент кафедры физики твердого тела Самарского государственного университета: «Да вы что! После первого же оборота вокруг Земли, когда Солнце переходит в тень, температура меняется от минус 100 до плюс 180, у вас все ваши кораллы разлетятся. Оказалось, нет».

Спутник «Аист 2Д» для дистанционного зондирования Земли вывели на орбиту с космодрома Восточный пять лет назад. На его борту вместе с традиционными солнечными батареями были и инновационные. Их отличие — в самом материале. Традиционно в космической энергетике используется германий, производство которого токсично и дорогостояще. При этом подходящий для космоса германий в России вообще не добывается. В батареях инновационных придумали использовать пористый кремний. Вышло в пять раз дешевле.

Дарья Шишкина, старший преподаватель кафедры инженерии Самарского государственного университета: «Впервые был запущен материал, который в принципе предназначен для наземной солнечной энергетики».

В космосе мелочей не бывает: важен каждый грамм веса и каждый киловатт электричества. Для лучшего результата на поверхности экспериментальных батарей ученые создали равномерный рельефный слой — по специальной методике. Кремний стал как губка в прямом и переносном смысле. Впитывает больше лучей, а значит дает больше энергии.

Галина Рогожина, доцент кафедры физики Самарского государственного университета: «Чем больше толщина поры, тем больше коэффициент полезного действия. Тем больше энергии мы можем собрать с нашего солнечного элемента».

Теперь уже доказано, что использовать свойства пористого кремния можно и в космосе, и на Земле — в электромобилях, беспилотниках, да и просто в быту, хотя бы в зарядных устройствах для гаджетов. На очереди следующий эксперимент: а что если снять защитные стекла и сделать батареи легче, сэкономив полезные граммы. Но чтобы получить новые космические результаты опять придется несколько лет потеть в научных лабораториях.

С кремниевыми батареями получилось все наоборот. Вначале они были испытаны в космосе и только теперь на Земле. После пяти лет на орбите полезные свойства кремния будут изучать на наземной станции «Памир» в Таджикистане.

Источник

Солнечная батарея на основе пористого кремния. Прорыв самарских ученых или технология 60-х годов?

30 марта 2021 в Сети появилась новость, что сотрудники Самарского университета имени Королёва пять лет назад создали солнечные батареи на основе пористого кремния, которые за это время хорошо себя зарекомендовали в космосе. В связи с чем сегодня принято решение реализовать данную технологию и в наземной технике. По данным ученых стоимость таких батарей обойдётся в пять раз дешевле зарубежных аналогов на основе германия, индия и галлия. Плюс кремний в отличие от данных редкоземельных металлов не токсичен.

Видео вызвало горячее обсуждение среди зрителей Youtube. Кто-то заявил, что наши ученые безнадёжно отстали. За это время весь мир успел перейти с кремния на перовскит (титанат кальция). Другой комментатор сообщил, что солнечные батареи на основе пористого кремния — это советская технология 60-х годов XX века, и ничего нового не придумали. Третий возмущался, что ученые не сообщили коэффициент полезного действия фотоэлементов самарского производства, поэтому трудно определить, насколько они эффективны. Так появилась идея посвятить выпуск обзору технологий в области солнечной энергетики, а также разобраться, совершили ли самарские ученые технологический прорыв.

Первые солнечные батареи появились в 1948 году и работали на основе кремния. Их КПД не превышал 6%. В настоящее время рекордсменом по уровню КПД (44,4%) является фотоэлемент на индиево-галлий-арсенидной основе, разработанный Sharp. Однако, из-за дороговизны редкоземельных металлов и их токсичности до сих в массовом производстве выпускаются преобразователи лишь из кремния или перовскита. КПД обоих полупроводников не превышает 20%. Проблема кремния заключается в том, что он использует излучение только красного цвета, а перовскит — только зеленого и синего. В 2020 году Берлинский центр материалов и энергии имени Гельмгольца разработал тандемный фотоэлемент на основе кремния и перовскита с КПД 29,15%. Низкая себестоимость и экологичность позволит вскоре наладить их массовое производство. Поэтому 29,15% — новый рекорд для промышленных партий солнечных батарей.

Что же касается технологии, разработанной в Самарском университете имени Королёва, то оказалось, что фотоэлектрические элементы солнечных батарей выполнены из пористого нанокристаллического кремния. Согласно анонсу от 2016 года их КПД достигает 30% и более, что превышает рекорд берлинских разработчиков 2020 года. Таким образом, если себестоимость самарских фотоэлементов не превышает затрат на производство немецких аналогов, то действительно, самарские ученые совершили прорыв в области солнечной энергетики. Надеемся, что отечественная разработка в скором времени окажется в массовом производстве.

Источник