Група дослідників з Массачусетського технологічного інституту (MIT) оголосила про розробку надлегких тканинних сонячних елементів, здатних генерувати до 18 разів більше енергії, ніж сучасні моделі. Це здивувало багатьох вчених, і тепер вони перебувають у центрі уваги. Ця технологія зможе перетворити будь-яку поверхню на джерело енергії.
Розробка цього проєкту, яка розпочалася у грудні 2022 року і зараз перебуває на значному етапі, призвела до створення елементів, які значно легші за звичайні сонячні панелі. Найбільше дивує їхня здатність генерувати більше енергії на кілограм . Таким чином, розробники MIT пішли на крок далі, ніж будь-яка інша група вчених.
Ми розробили нову сонячну батарею, яка є потужнішою та універсальнішою за існуючі.
Нові сонячні елементи виготовлені з напівпровідникових чорнил за допомогою друкарських процесів , що може послужити натхненням для їх масового виробництва. Дійсно, вони гнучкі та дуже міцні завдяки своїм унікальним характеристикам.
Було виявлено, що вони тонші за людську волосину та прикріплені до міцної, легкої тканини , яка допомагає їм довше зберігати свій вигляд. Це також полегшує їх встановлення на нерухому поверхню.
Таким чином, цю легку сонячну технологію можна легко інтегрувати в будь-яке забудоване середовище з мінімальними вимогами до встановлення . Це стало можливим завдяки виробничому процесу, у якому використовуються наноматеріали.
«Традиційні кремнієві сонячні елементи крихкі, тому їх необхідно обгортати скляними корпусами та упаковувати у важкі, товсті алюмінієві рами. Це обмежує можливості їхнього використання».
Володимир Булович, керівник Лабораторії органічної електроніки та наноструктур і директор Массачусетського технологічного інституту
Важливо зазначити, що протягом останніх шести років команда ONE Lab виробляє сонячні елементи з використанням тонкоплівкових матеріалів , які є дуже легкими. Однак, оскільки вони надтонкі, їх виготовляють за допомогою складних вакуумних процесів, які є дуже дорогими та важкими для масштабування.
У своїй поточній роботі дослідники Массачусетського технологічного інституту запропонували створити повністю друковані тонкоплівкові сонячні елементи . Для досягнення цієї мети вони використовували матеріали на основі масштабованих виробничих технологій та чорнила. Це передбачає нанесення шарів електронних матеріалів на пластикову підкладку товщиною 3 мікрони.
Отже, це передбачає нанесення електрода на конструкцію для завершення сонячного модуля . Після завершення цього процесу друкований модуль , товщиною близько 15 мікронів, можна відокремити, що дозволить створити надлегкий сонячний пристрій , як пояснили дослідники.
Однак це було ще не все, оскільки дослідники MIT зіткнулися з ще одним завданням: запобігти поломці цих надзвичайно тонких сонячних модулів . Тому їм потрібно було знайти легку, гнучку та стійку підкладку, яка могла б належним чином прилягати до елементів.
Після довгих пошуків матеріалу вони знайшли композитну тканину вагою близько 13 грамів на квадратний метр , відому як Dyneema . Вона складається з міцних волокон, які можна використовувати як мотузки для підняття затонулого корабля з моря.
Щоб прикріпити цю тканину до сонячних елементів , вони використали шар клею, що затвердів під дією ультрафіолету, товщиною кілька мікронів . В результаті вийшла надлегка та міцна сонячна конструкція.
«Можливо, було б простіше друкувати сонячні елементи на тканині, але це обмежило б вибір можливих тканин або поверхонь для їх отримання, сумісних з усіма етапами обробки, необхідними для виготовлення пристроїв. Наш підхід відокремлює виробництво від остаточної інтеграції».
Володимир Булович, керівник Лабораторії органічної електроніки та наноструктур і директор Массачусетського технологічного інституту
Коли дослідники протестували пристрій, вони виявили, що він може самостійно генерувати близько 730 Вт енергії на кілограм . При розгортанні на високоміцній тканині Dyneema він генерував 370 Вт . Це означає, що він має у 18 разів більше енергії на кілограм, ніж звичайні сонячні елементи.
Наразі дослідники працюють над розробкою відповідного матеріалу для захисту їх від вологи та кисню в повітрі. Тому вони зосереджені на видаленні якомога більшої кількості несонячноактивного матеріалу, зберігаючи при цьому форму та експлуатаційні характеристики конструкції.
«Закриття цих сонячних елементів важким склом, як це зазвичай робиться зі звичайними, звело б нанівець весь прогрес поточної роботи. Ідея полягає в тому, щоб зберегти їхню форму, не впливаючи на жодні досягнення досі».
Володимир Булович, керівник Лабораторії органічної електроніки та наноструктур і директор Массачусетського технологічного інституту
Досягнення в сонячній енергетиці тривають; ось деякі з найважливіших досягнень минулого року.
Не секрет, що найкращий спосіб піклуватися про планету Земля – це інвестувати у відновлювану енергетику , і це спонукало багатьох експертів розпочати розробку нових проектів, пов’язаних із цією темою.
Ось чому ми показуємо вам деякі з найважливіших з них, проведених у 2022 році:
- Інвертований полікремній: Група дослідників зараз працює над цією технологією, яка, як очікується, буде готова до 2024 року. Ці сонячні панелі будуть негативно заряджені, що може значно підвищити їхню ефективність. Крім того, це забезпечить їм додатковий заряд електронів, що зробить їх до 3,5% потужнішими за звичайні панелі.
- PVNB або фотоелектричні акустичні бар'єри: Ця технологія спрямована на контроль шуму, що генерується фотоелектричною сонячною енергією, таким чином не лише сприяючи створенню проекту відновлюваної енергетики, але й допомагаючи знизити високий рівень шуму. Хоча вона не є абсолютно новою, вона являє собою значний прогрес у порівнянні з попередніми моделями.
- Збільшення розміру клітинСонячні панелі зараз виготовляються з ультраочищеного полікремнію, але в цьому випадку матеріал формується у листи, що складаються з дуже тонких комірок. Ці комірки мають розмір 156 мм. Збільшення розміру дозволяє підвищити ефективність кожної окремої комірки.
- Перовскітний матеріал: Цей матеріал може підвищити ефективність сонячних панелей. Він використовується для виробництва пристроїв, тому він дуже тонкий і прозорий. Цей мінерал можна застосовувати до сонячних панелей для покращення їхньої продуктивності.
- Двосторонні сонячні панелі: Нарешті, ми знаходимо ці двосторонні панелі, які здатні використовувати сонячне світло, відбите від їхньої задньої сторони. Це робить їх ефективнішими за звичайні панелі. Вони також виготовлені з прозорих листів з двошаровим загартованим склом.
