Комп'ютерні новини
Всі розділи
Сонячні "нанобатареї" дешевше і більш перспективніші кремнієвих
Схоже, індустрію виробництва панелей для перетворення сонячної енергії в електричну найближчим часом чекають значні потрясіння технологічного плану. Принаймні, в цьому повністю упевнені дослідники з державного університету штату Огайо (Ohio State University), що днями представили свою технологію виробництва пластикових сонячних осередків. На думку учених, майбутнє - за сонячними елементами з композитних наноматеріалів, які по багатьом параметрам, ефективніше за традиційні кремнієві рішення. Більш того, в перспективі всього декількох років учені передбачають, що органічні сонячні батареї зможуть забезпечити собівартість виробництва електроенергії на рівні традиційних способів і навіть краще.
За словами винахідника технології, професора Юїн Ву (Yiying Wu), собівартість виробництва органічно синтезованих сонячних елементів вже зараз значно менше, ніж типових рішень на базі полікристалічного кремнію. Зараз типовий ККД сонячних батарей на базі аморфного полікристалічного кремнію рідко перевищує 10-15% (є і 40%, але це поки рекорди лабораторій). ККД органічних сонячних батарей, створених групою дослідників під керівництвом професора Ву, теж поки особливо не вражає - щось близько 9%, проте при собівартості виробництва таких батарей, в чотири рази меншою чим у кремнієвих варіантів, така ефективність вельми цікава. Основне завдання, яке поставила група учених з державного університету штату Огайо на найближчі роки, полягає в підвищенні ККД органічних пластин.
Ключова особливість технології органічних сонячних осередків, виготовлених методом багатошарового синтезу, полягає в тому, що фотони в таких осередках поглинаються недорогим тонкоплівочним покриттям, що має товщину в декілька молекул і розташованим на шарі оксиду титану, на скляній або пластиковій підкладці. Поглинання фотона осередком приводить до результуючої появи електронів в шарі титанового матеріалу, який, у свою чергу, переносить їх до мінусового електроду. Посилення ефективності таких сонячних осередків ведеться по двох напрямах: у першому випадку підвищення ефективної площі тонкоплівочного світлопоглинаючого шару проводиться за допомогою нанесення наночасток матеріалу; у другому випадку учені намагаються замінити наночастки на нанотрубки або нанопровідники.
Нанотрубки і нанопровідники мають відмінні характеристики по транспортуванню електронів, але гірше покривають площу ніж наночастки. Наночастки, у свою чергу, щільніше покривають площу і, відповідно, ефективніше поглинають фотони, проте із-за "зернистої" структури отримуваного матеріалу менш придатні для транспортування електронів. Зараз учені якраз працюють над комбінованим застосуванням двох перших методик для створення високоефективного композиту.
Прототипи батарей на базі композитного матеріалу з нанотрубками і наночастками, вже створені в лабораторії професора Ву, дозволяють добитися 8,6% ККД при товщині шару всього 10 мкм. Експерименти учених по "вирощуванню" вертикально-орієнтованих нанопровідників на підкладці з оксиду титану, з наночастками, розташованими між нанопровідниками, може дозволити підняти ККД таких осередків до 10-15%, що вже порівнянно з рішеннями на базі полікристалічного кремнію.
На закінчення можна також згадати, що вчені лабораторії професора Ву також експериментують з іншими альтернативними технологіями виробництва сонячних батарей, наприклад, з архітектурою "нанодерев", з різними типами підкладок (рутеній), з різними оксидами для підкладок (тріоксид титану), а також з альтернативними матеріалами (солями цинку). Можливо, для наших широт сонячні батареї у будь-якому випадку не стануть серйозним джерелом електроенергії, але в масштабах планети поява недорогих сонячних батарей цілком здатна зменшити зростаючий енергетичний голод.
