Група изследователи от Масачузетския технологичен институт (MIT) обявиха разработването на ултралеки платнени слънчеви клетки, способни да генерират до 18 пъти повече енергия от настоящите модели. Това изненада много учени и сега е в центъра на вниманието. Тази технология ще може да преобразува всяка повърхност в източник на енергия.
Разработката на този проект, който започна през декември 2022 г. и вече е в напреднал стадий, доведе до създаването на клетки, които са значително по-леки от конвенционалните слънчеви панели. Най-изненадващо е способността им да генерират повече енергия на килограм . Следователно, разработчиците от MIT са отишли крачка напред от всяка друга група учени.
Разработихме нова слънчева клетка, която е по-мощна и многофункционална от сегашните.
Новите слънчеви клетки са изработени от полупроводникови мастила, използващи печатни процеси , които биха могли да послужат като вдъхновение за масовото им производство. Всъщност, те са гъвкави и много издръжливи благодарение на уникалните си характеристики.
Открито е, че са по-тънки от човешки косъм и са прикрепени към здрава, лека материя , която помага да се запазят по-дълго. Това също така ги прави по-лесни за монтиране върху неподвижна повърхност.
Тази лека слънчева технология може лесно да се интегрира във всяка застроена среда с минимални изисквания за монтаж . Това е възможно благодарение на производствения процес, който използва наноматериали.
„Традиционните силициеви слънчеви клетки са крехки, така че трябва да бъдат обвити в стъкло и опаковани в тежки, дебели алуминиеви рамки. Това ограничава къде и как могат да бъдат разположени.“
Владимир Булович, ръководител на Лабораторията по органична електроника и наноструктура и директор на Масачузетския технологичен институт
Важно е да се отбележи, че през последните шест години екипът на ONE Lab произвежда слънчеви клетки, използвайки тънкослойни материали , които са много леки. Тъй като обаче са ултратънки, те се произвеждат с помощта на сложни вакуумни процеси, които са много скъпи и трудни за мащабиране.
В настоящата си работа , изследователи от MIT предлагат създаването на напълно печатаеми тънкослойни слънчеви клетки . За да постигнат това, те са използвали материали, базирани на мащабируеми производствени техники и мастило. Това включва нанасяне на слоеве от електронни материали върху пластмасова подложка с дебелина 3 микрона.
Следователно, това включва поставяне на електрод върху структурата, за да се завърши слънчевият модул . След като този процес приключи, отпечатаният модул , който е с дебелина около 15 микрона, може да бъде отделен, което позволява създаването на ултралеко слънчево устройство , както обясниха изследователите.
Това обаче не беше всичко, тъй като изследователите от MIT имаха друго предизвикателство: да предотвратят счупването на тези изключително тънки слънчеви модули . Затова те трябваше да намерят лек, гъвкав и устойчив субстрат, който да може правилно да се прилепи към клетките.
След дълго търсене на материала, те открили композитна тъкан с тегло около 13 грама на квадратен метър , известна като Dyneema . Тя е съставена от здрави влакна, които могат да се използват като въжета за повдигане на потънал кораб от морето.
За да прикрепят тази тъкан към слънчевите клетки , те използвали слой от ултравиолетово втвърдено лепило с дебелина няколко микрона . Това довело до ултралека и издръжлива слънчева структура.
„Може би е по-лесно слънчевите клетки да се отпечатат върху плата, но това би ограничило избора на възможни платове или повърхности за приемане, съвместими с всички етапи на обработка, необходими за производството на устройствата. Нашият подход разделя производството от крайната интеграция.“
Владимир Булович, ръководител на Лабораторията по органична електроника и наноструктура и директор на Масачузетския технологичен институт
Когато изследователите тестваха устройството, те откриха, че то може да генерира около 730 вата мощност на килограм самостоятелно. Когато е разположено върху високоякостна тъкан Dyneema , то генерира 370 вата . Това означава, че има 18 пъти повече мощност на килограм от конвенционалните слънчеви клетки.
В момента изследователите работят върху разработването на подходящ материал , който да ги предпази от влага и кислород във въздуха. Поради това те са фокусирани върху премахването на възможно най-много неактивен от слънчевата светлина материал, като същевременно запазват формата и характеристиките на конструкцията.
„Затварянето на тези слънчеви клетки в тежко стъкло, както обикновено се прави с конвенционалните, би обезсмислило целия напредък на текущата работа. Идеята е да се запази формата им, без да се повлияе на нищо постигнато досега.“
Владимир Булович, ръководител на Лабораторията по органична електроника и наноструктура и директор на Масачузетския технологичен институт
Напредъкът в слънчевата енергия продължава; ето някои от най-важните от последните години.
Не е тайна, че най-добрият начин да се грижим за планетата Земя е да инвестираме във възобновяема енергия и това е накарало много експерти да започнат да разработват нови проекти, свързани с темата.
Ето защо ви показваме някои от най-важните, осъществени през 2022 г.:
- Инвертиран полисилиций: Група изследователи в момента работи върху тази технология, която се очаква да бъде готова до 2024 г. Тези слънчеви панели ще бъдат отрицателно заредени, което би могло значително да увеличи тяхната ефективност. Освен това, това би им осигурило допълнителен заряд от електрони, което би ги направило с до 3,5% по-мощни от конвенционалните панели.
- PVNB или фотоволтаични акустични бариери: Тази технология има за цел да контролира шума, генериран от фотоволтаичната слънчева енергия, като по този начин не само допринася за създаването на проект за възобновяема енергия, но и помага за намаляване на високите нива на шум. Макар и да не е изцяло нова, тя представлява значителен напредък спрямо предишните модели.
- Увеличаване на размера на клеткитеСлънчевите панели в момента се произвеждат от ултрарафиниран полисилиций, но в този случай материалът се оформя в листове, съставени от много тънки клетки. Тези клетки биха били с размери 156 мм. Увеличаването на размера позволява повишаване на ефективността на всяка отделна клетка.
- Перовскитен материал: Този материал може да подобри ефективността на слънчевите панели. Използва се за производството на устройства, така че е много тънък и прозрачен. Този минерал може да се прилага върху слънчевите панели, за да се подобри тяхната производителност.
- Двустранни слънчеви панели: Накрая откриваме тези двустранни панели, които имат способността да се възползват от слънчевата светлина, отразена от гърба им. Това ги прави по-ефективни от конвенционалните панели. Те също са изработени от прозрачни листове с двуслойно закалено стъкло.
