Massachusettsin teknillisen korkeakoulun (MIT) tutkijaryhmä on ilmoittanut kehittävänsä ultrakevyitä kangasaurinkokennoja, jotka pystyvät tuottamaan jopa 18 kertaa enemmän energiaa kuin nykyiset mallit. Tämä on yllättänyt monet tiedemiehet, ja ne ovat nyt huomion keskipisteenä. Tämä teknologia pystyy muuttamaan minkä tahansa pinnan energialähteeksi.
Tämän joulukuussa 2022 alkaneen ja nyt pitkälle edenneen projektin kehitys on johtanut kennoihin, jotka ovat huomattavasti kevyempiä kuin perinteiset aurinkopaneelit. Yllättävintä on niiden kyky tuottaa enemmän energiaa kilogrammaa kohden . Siksi MIT:n kehittäjät ovat menneet askeleen pidemmälle kuin mikään muu tiedemiesryhmä.
Kehitimme uuden aurinkokennon, joka on tehokkaampi ja monipuolisempi kuin nykyiset.
Uudet aurinkokennot on valmistettu puolijohtavista musteista käyttäen painomenetelmiä , jotka voisivat toimia inspiraationa niiden massatuotannolle. Ne ovat todellakin joustavia ja erittäin kestäviä ainutlaatuisten ominaisuuksiensa ansiosta.
On havaittu, että ne ovat ohuempia kuin ihmisen hius ja kiinnitetty vahvaan, kevyeen kankaaseen , joka auttaa säilyttämään ne pidempään. Tämä myös helpottaa niiden asentamista kiinteälle pinnalle.
Tämä kevyt aurinkoteknologia voidaan siksi helposti integroida mihin tahansa rakennettuun ympäristöön minimaalisilla asennusvaatimuksilla . Tämä on mahdollista valmistusprosessin ansiosta, jossa hyödynnetään nanomateriaaleja.
"Perinteiset piiaurinkokennot ovat hauraita, joten ne on koteloitava lasiin ja pakattava raskaisiin, paksuihin alumiinirunkoihin. Tämä rajoittaa niiden käyttöönottoa ja -paikkoja."
Vladimir Bulovic, orgaanisen elektroniikan ja nanorakenteen laboratorion johtaja ja MIT:n johtaja
On tärkeää huomata, että ONE Labin tiimi on viimeiset kuusi vuotta valmistanut aurinkokennoja ohutkalvomateriaaleista , jotka ovat erittäin kevyitä. Koska ne ovat kuitenkin erittäin ohuita, ne valmistetaan monimutkaisilla tyhjiöprosesseilla, jotka ovat erittäin kalliita ja vaikeasti skaalattavissa.
Nykyisessä työssään MIT:n tutkijat ovat ehdottaneet täysin tulostettavien ohutkalvoaurinkokennojen luomista . Tämän saavuttamiseksi he ovat käyttäneet skaalautuviin valmistustekniikoihin ja musteeseen perustuvia materiaaleja. Tämä tarkoittaa elektronisten materiaalien kerrostamista 3 mikronin paksuiselle muovialustalle.
Tämä tarkoittaa siis elektrodin asettamista rakenteeseen aurinkomoduulin viimeistelemiseksi . Kun tämä prosessi on valmis, noin 15 mikronin paksuinen tulostettu moduuli voidaan erottaa, mikä mahdollistaa ultrakevyen aurinkolaitteen luomisen , tutkijat selittivät.
Tämä ei kuitenkaan ollut kaikki, sillä MIT:n tutkijoilla oli toinenkin haaste: estää näiden erittäin ohuiden aurinkopaneelien rikkoutuminen . Siksi heidän piti löytää kevyt, joustava ja kestävä alusta, joka tarttuisi kunnolla kennoihin.
Pitkän materiaalin etsinnän jälkeen he löysivät noin 13 grammaa neliömetriltä painavan komposiittikankaan , joka tunnetaan nimellä Dyneema . Se koostuu vahvoista kuiduista, joita voidaan käyttää köysinä uponneen laivan nostamiseen merestä.
Kiinnittääkseen tämän kankaan aurinkokennoihin he käyttivät muutaman mikronin paksuista ultraviolettikovetteista liimaa . Tuloksena oli ultrakevyt ja kestävä aurinkorakenne.
”Aurinkokennojen painaminen kankaalle saattaisi olla helpompaa, mutta se rajoittaisi mahdollisten kankaiden tai vastaanottopintojen valikoimaa, jotka ovat yhteensopivia kaikkien laitteiden valmistuksessa tarvittavien prosessointivaiheiden kanssa. Lähestymistapamme erottaa valmistuksen lopullisesta integroinnista.”
Vladimir Bulovic, orgaanisen elektroniikan ja nanorakenteen laboratorion johtaja ja MIT:n johtaja
Kun tutkijat testasivat laitetta, he havaitsivat, että se pystyi tuottamaan yksinään noin 730 wattia tehoa kilogrammaa kohden . Kun se asennettiin erittäin lujalle Dyneema-kankaalle , se tuotti 370 wattia . Tämä tarkoittaa, että sillä on 18 kertaa enemmän tehoa kilogrammaa kohden kuin perinteisillä aurinkokennoilla.
Tutkijat työskentelevät parhaillaan kehittääkseen oikeanlaista materiaalia suojaamaan niitä ilman kosteudelta ja hapelta. Siksi he keskittyvät poistamaan mahdollisimman paljon aurinkoaktiivista materiaalia säilyttäen samalla rakenteen muodon ja suorituskyvyn.
”Näiden aurinkokennojen sulkeminen raskaaseen lasiin, kuten perinteisten kennojen kanssa yleensä tehdään, mitätöisi kaiken nykyisen työn edistymisen. Ajatuksena on säilyttää niiden muoto vaikuttamatta mihinkään tähän mennessä saavutettuun.”
Vladimir Bulovic, orgaanisen elektroniikan ja nanorakenteen laboratorion johtaja ja MIT:n johtaja
Aurinkoenergian kehitys jatkuu; tässä on joitakin tärkeimmistä viime vuodelta.
Ei ole mikään salaisuus, että paras tapa huolehtia maapallosta on investoida uusiutuvaan energiaan , ja tämä on johtanut siihen, että monet asiantuntijat alkavat kehittää uusia aiheeseen liittyviä hankkeita.
Siksi esittelemme teille joitakin tärkeimmistä vuonna 2022 toteutetuista:
- Käänteinen polysilikoni: Tutkijaryhmä työskentelee parhaillaan tämän teknologian parissa, ja sen odotetaan olevan valmis vuoteen 2024 mennessä. Nämä aurinkopaneelit ovat negatiivisesti varattuja, mikä voisi parantaa merkittävästi niiden tehokkuutta. Lisäksi tämä antaisi niille ylimääräisen elektronivarauksen, mikä tekisi niistä jopa 3,5 % tehokkaampia kuin perinteiset paneelit.
- PVNB- tai aurinkosähköakustiikkaesteet: Tämän teknologian tavoitteena on hallita aurinkosähkön tuottamaa melua, mikä paitsi edistää uusiutuvan energian projektin luomista, myös auttaa vähentämään korkeita melutasoja. Vaikka se ei ole täysin uusi, se edustaa merkittävää edistysaskelta aiempiin malleihin verrattuna.
- Solukoon kasvuAurinkopaneeleja valmistetaan tällä hetkellä erittäin jalostetusta polysilikonista, mutta tässä tapauksessa materiaali muodostetaan levyiksi, jotka koostuvat erittäin ohuista kennoista. Näiden kennojen koko olisi 156 mm. Koon kasvattaminen mahdollistaa kunkin yksittäisen kennon hyötysuhteen kasvun.
- Perovskiittimateriaali: Tämä materiaali voi parantaa aurinkopaneelien tehokkuutta. Sitä käytetään laitteiden valmistukseen, joten se on erittäin ohutta ja läpinäkyvää. Tätä mineraalia voidaan käyttää aurinkopaneeleissa niiden suorituskyvyn parantamiseksi.
- Kaksisuuntaiset aurinkopaneelit: Lopuksi löydämme nämä kaksipuoliset paneelit, jotka pystyvät hyödyntämään niiden selkäpuolelta heijastuvaa auringonvaloa. Tämä tekee niistä tehokkaampia kuin perinteiset paneelit. Ne on myös valmistettu läpinäkyvistä levyistä, joissa on kaksikerroksinen karkaistu lasi.
