Ultratenké viacvrstvové solárne články na báze nanoštruktúrovaných materiálov

Vedci z celého sveta venujú veľkú pozornosť zlepšovaniu systémov premeny slnečnej energie. V snahe zvýšiť svoju účinnosť a čo najviac znížiť náklady na priamu výrobu solárnych panelov sa vedci z Technologického inštitútu v Massachusetts rozhodli ísť cestou znižovania hrúbky solárnych článkov.

Nový typ panelov môže prekonať takéto riešenia a pokiaľ ide o výrobu elektriny na kilogram použitého materiálu, bude to horšie iba pre urán. Takéto panely môžu byť vyrobené z listov zložených v mnohých vrstvách. grafén alebo disulfid molybdénu, ktorého hrúbka je iba jedna molekula (stohy monomolekulárnych listov). Vedci tvrdia, že tento prístup sa nakoniec stane najlepším možným prístupom k rozvoju slnečnej energie.

Jeffrey Grossman, odborný asistent v energetickom inštitúte v Massachusetts, hovorí, že napriek veľkej pozornosti vedcov, ktorí skúmajú dvojrozmerné materiály podobné grafénu, sa potenciál týchto materiálov na použitie v solárnych konvertorových systémoch v posledných rokoch úplne prehliada. Ukázalo sa, že tieto materiály nie sú len dobré, ale veľmi dobre zvládajú úlohy, ktoré im boli pridelené.

V dlhodobom horizonte, dve vrstvy hrubé jeden atóm, ako sú prezentované tímu Grossman, poskytnú účinnosť 1 až 2% a premenu energie slnečného svetla na elektrickú energiu. V porovnaní s účinnosťou 15 - 20% sa zdá byť malý tradičné kremíkové prvkyJe však dôležité si uvedomiť, že výsledok sa dosiahne použitím tisíckrát tenších materiálov ako hodvábneho papiera.

Dvojvrstvová batéria s hrúbkou 1 nanometra je stokrát tisíckrát tenšia ako konvenčná kremíková batéria, a preto položením týchto najtenších listov v mnohých vrstvách môžete výrazne zvýšiť a prekročiť obvyklú účinnosť solárnych článkov. Podľa spoluautorov Grossmana to vytvorí významnú konkurenciu pre zavedenú technológiu.

Tam, kde je dôležitá váha, napríklad v kozmických lodiach, v letectve a v oblastiach rozvojového sveta, kde sú náklady na dopravu značné, takéto svetelné prvky už majú veľký potenciál.

V porovnaní s hmotnosťou budú nové solárne panely vyrábať až 1000-krát viac energie ako bežné batérie. Súčasne najtenšia konvenčná technológia, ktorá sa doteraz vyrábala, solárne články stále prevyšuje nové 50-násobne.

Nejde iba o ľahkú prepravu, ale aj o ľahkú inštaláciu panelov, pretože polovičná cena dnešných solárnych panelov je cena nosnej konštrukcie a spojovacieho a riadiaceho systému. Tieto náklady sa dajú výrazne znížiť použitím ľahších vzorov.

Okrem toho samotný materiál je omnoho lacnejší ako kremík požadovanej čistoty, ktorý sa používa v štandardných solárnych článkoch, pretože fólie sú také tenké, že vyžadujú veľmi malé množstvo východiskových materiálov.

Toto je pôsobivý príklad toho, ako môžu byť nanoštruktúrované materiály základom pre navrhovanie najnovších energetických zariadení. Očakáva sa tiež, že mechanická pevnosť a flexibilita týchto tenkých vrstiev bude vysoká. Vývojári tvrdia, že je to iba začiatok novej generácie materiálov pre slnečnú energiu.

Na jednej strane disulfid molybdénu a dislenid molybdénu použitý v tomto projekte sú iba dvoma z mnohých dvojrozmerných materiálov, ktoré by sa tu mohli potenciálne použiť, nehovoriac o ich rôznych kombináciách na spoločné použitie.

Vedci sa domnievajú, že je potrebné študovať mnoho materiálov a podmienky na reflexiu už boli vytvorené. Vedci sa teraz môžu na tieto materiály pozerať úplne novým spôsobom.

A hoci v súčasnosti neexistujú žiadne priemyselné metódy na výrobu disulfidu molybdénového a dislenidu molybdénového, je to oblasť aktívneho výskumu. Vyrobiteľnosť je významným problémom, ale tento problém je riešiteľný.

Ďalšou výhodou takýchto materiálov je ich dlhodobá stabilita aj na čerstvom vzduchu, zatiaľ čo iné solárne materiály vyžadujú ochranný povlak ťažkými vrstvami skla, čo je tiež drahé. V skutočnosti existuje odolnosť voči vystaveniu ultrafialovému svetlu a vlhkosti, a preto je nové riešenie veľmi spoľahlivé.

Prípravné práce zahŕňali iba počítačové modelovanie materiálov, ale teraz sa skupina vedcov pokúša vyrábať samotné zariadenia. Vedci tvrdia, že je to samozrejme iba špička ľadovca, čo sa týka použitia dvojrozmerných materiálov na výrobu „čistej energie“.

Comments

[#1 andy]

Za jeden deň od Slnka padne na Zem 30 000 krát viac energie, ako potrebuje celá naša planéta. Preto, s určitým technologickým pokrokom, keď vedci môžu výrazne zlepšiť účinnosť solárnych článkov a solárnych panelov - solárna energia sa stane hlavnou formou energie! A bude to veľmi skoro! Solárne články založené na nanotechnológiách sú jednou z hlavných oblastí rozvoja slnečnej energie!