Прозрачная пленка превращает окна в мощные солнечные батареи. Прозрачные солнечные батареиПрозрачная пленка превращает окна в мощные солнечные батареи
Крыши многих домов в западноевропейских странах, Японии и США буквально усеяны крупными солнечными батареями. Желание обитателей этих зданий идти в ногу с прогрессом не может не радовать. Очевидно, что переход на возобновляемые источники энергии приносит домохозяйствам ощутимую пользу в виде дешевого электричества, но некоторые обыватели считают, что солнечные батареи портят экстерьер зданий – особенно старых. К счастью, уже в самое ближайшее время фотоэлектрические панели смогут стать практически незаметны для сторонних наблюдателей. Группа исследователей работает над прозрачными солнечными батареями, которые могут быть вмонтированы в окна зданий.Исследователи из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе работают над фотоэлектрическими ячейками, которые поглощают инфракрасное излучение. Это излучение нельзя увидеть невооруженным глазом, но оно вполне пригодно для генерации электроэнергии путем выбивания электронов в фотоэлектрической ячейке за счет фотонов входящего света. Американские исследователи объявили, что им удалось создать прозрачную солнечную батарею, которая преобразует 7.3 процента поступающей не ее поверхность солнечной энергии в электричество. Это намного ниже КПД в 15-20 процентов, которое характерно доступным в продаже непрозрачным солнечным панелям, но данный показатель также почти в два раза выше, чем у прозрачных фотоэлементов, созданных учеными из Калифорнийского университета в прошлом году. К слову, совсем недавно ученые из Массачусетского технологического института смогли добиться КПД подобных фотоэлементов на уровне всего лишь 2 процентов, так что калифорнийцы в этом плане – безоговорочные лидеры. Рост КПД достигается за счет применения аналога технологии производства сэндвич-панелей. Иными словами, исследователи создали разновидность многослойного фотоэлектрического элемента. Всего используется два рабочих слоя: верхний способен поглощать 40 процентов инфракрасного света, который попадает на поверхность солнечной батареи, нижний – еще столько же. То есть, вместе оба слоя поглощают 80 процентов инфракрасного излучения. Причем сама батарея прозрачна практически на 70 процентов.
«С помощью специального материала для повышения взаимодействия между двумя слоями фотоэлемента (на межфазной границе) нам удалось получить примерно в два раза больше энергии, чем наблюдалось первоначально, когда мы использовали однослойную солнечную батарею», отметил руководитель группы исследователей Янг Янг. «Мы ожидаем, что это устройство поможет расширить спектр применения солнечных батарей, в том числе за счет создания окон для жилых домов и офисных зданий, генерирующих электроэнергию с помощью солнечного света «. Прозрачные солнечные батареи, вроде разработки специалистов из Калифорнийского университета, также могут использоваться для продления срока автономной работы мобильных гаджетов (телефоны, планшеты, ноутбуки). Поместив такую пленку на экран девайса можно уменьшить скорость разрядки аккумулятора. К слову, компания Wysips уже тестирует солнечные батареи для экранов, которые позволяют продлить срок работы телефона от одного заряда аккумулятора на целых 20 процентов. green-dom.info Новое поколение солнечных батарей: прозрачные, рулонныеУченые во всем мире работают над созданием новых солнечных батарей, которые при высокой эффективности могли бы принимать различные формы и широко использоваться при строительстве в строительной индустрии. Каждая новая разработка, каждое новое достижение ученых, каждое новое поколение солнечных батарей – это пусть небольшой, но шаг вперед, это своеобразный прорыв в деле освоения альтернативных источников энергии, которые позволят снизить зависимость человечества от традиционных ископаемых энергоносителей. Будущее фотовольтаики: три перспективных направления1.Прозрачные солнечные батареиАвстралийская компания Dyesol работает, как она заявила, над фотоэлектрической системой будущего. Основой этой системы являются так называемые «гретцель-ячейки» - разноцветные солнечные ячейки. Своим названием они обязаны человеку, который их изобрел, – химику Майклу Гретцелю, запатентовавшему эти ячейки еще в 1992 году. Эти ячейки функционируют аналогично тому, как функционируют зеленые листья растений. Краситель, содержащийся в материале этих ячеек, реагирует на свет и создает тем самым разность потенциалов на поверхности пленки. Гретцель-ячейки почти прозрачны и могут быть использованы в различных покрытиях. Это делает их гибкими, а область применения практически не ограничена.
Самое большое преимущество этих ячеек заключается в том, что они дешевые, экологически чистые, работают даже от рассеянного света и при неблагоприятных углах падения солнечных лучей. Однако для их полноценного практического применения требуются дополнительные исследования. Дело в том, эффективность этих ячеек пока не превышает 15%, что значительно ниже аналогичных показателей у кремниевых гелиевых элементов. Тем не менее теоретические расчеты показывают, что при соответствующих технологиях эффективность гретцель-ячеек может достигнуть 31%. И тогда в самом недалеком будущем можно ожидать появление домов, стены которых покрыты краской, генерирующей электричество. 2.Фотовольтаика, воплощенная в камнеИсследовательская лаборатория немецкого университета из города Кассель под руководством профессора Хайке Клуссманна, продолжая работы, начатые Гретцелем, в своих изысканиях пошли намного дальше. В лаборатории был разработан строительный материал, сочетающий в себе свойства бетона и гелиевой ячейки. Этот новый материал его создатели назвали DysCrete. Как поясняют исследователи, бетон в данном случае выполняет функции электрода, в то время как искусственный фотосинтез происходит в красителях, изготовленных на базе фруктовых экстрактов. В самом начале исследовательская группа экспериментировала даже с соком черной смородины, пока разработчики не нашли более эффективные красители.
Руководитель проекта профессор Хайке Клуссманн говорит: «Наша цель состоит в том, чтобы разработать материал, который в будущем найдет широкое применение в строительной отрасли, например, для сборных элементов при возведении зданий и сооружений, в качестве фасадных элементов, новых компонентов стен». 3.Рулонные солнечные ячейкиТонкие, гибкие и очень дешевые. Таковы характеристики гелиевой фольги и гелиевой бумаги. Немецкая компания Heliatek выпустила пленку, толщина которой значительно меньше миллиметра. Эта пленка сохраняет свою электрическую эффективность даже в условиях плохой освещенности и высоких температур. В настоящее время серьезные исследования и эксперименты с гелиевой бумагой проводит технический университет в городе Хемниц.
С нормальной техникой печати светочувствительный слой может быть нанесен на бумагу. При этом в лабораториях университета уже получены достаточно обнадеживающие результаты. На сегодняшний день речь идет о напряжении в 4 вольта и коэффициенте полезного действия 1.3%. Но это только начало работ. Теоретические расчеты показывают достижение показателя эффективности, сопоставимого с аналогичными показателями кремниевых солнечных элементов. 3PV (Printed Paper Photo Voltaics) – (Печать Бумага Фото Вольтаика) – так назвали ученые свое открытие. Взгляд в будущее: наноструктуры с переменным показателем преломленияВ голландском городе Эйндховен в институте AMOLF фотоники и нанофизики полупроводников лаборатория под руководством профессора Джейми Гомеса Риваса проводит исследовательские работы, преследующие цель повышения эффективности солнечных батарей. В основу этих исследований положена идея максимального увеличения светового потока на единицу площади. Чтобы эту идею воплотить в жизнь, исследователи обратились к тому, что уже было «изобретено» природой – глазам ночных мотыльков. Эти природные светоприемники воспринимают малейшие кванты света, благодаря чему насекомые прекрасно видят и ориентируются в кромешной темноте. По образу и подобию глаз ночного мотылька ученые попытались создать искусственную структуру, которая бы работала подобным образом. В результате многочисленных экспериментов, сложнейших расчетов была получена многослойная наностуктура на базе фосфида галлия. Результаты своих исследований ученые опубликовали в журнале «Advanced Materials» («Современные материалы»). В опубликованном материале профессор Джейми Гомес Ривас говорит: «Впервые мы показали, что полученные нами структуры делают возможным практически полное поглощение светового потока». В слоистой структуре глаза мотылька показатель преломления света постепенно меняется от слоя к слою и увеличивается более чем в три раза, прежде чем попадет на зрительный нерв. Такого же эффекта исследователи достигли с помощью полученной ими многослойной структуры мельчайших наностержней с переменной длиной и толщиной.
Благодаря именно таким переменным размерам наностержней достигается плавное непрерывное изменение коэффициента преломления, что максимально увеличивает захват лучей света по всему спектру длин волн, а также сводит к минимуму эффект отражения. Теперь, как считают исследователи, наступило время перехода от научных исследований к практическому применению полученных результатов и разработке простого способа нанесения новых покрытий на солнечные батареи. Если это удастся, то за счет нанесения такого антибликового нанопокрытия эффективность солнечных батарей может быть увеличена в разы. Профессор Ривас при этом считает даже возможным разработать такое покрытие, которое позволит использовать до 99% падающего света. Учитывая тенденцию развития солнечной электроэнергетики, неуклонное повышение эффективности гелиевых фотопреобразователей, ученые сделали достаточно оптимистический прогноз использования энергии Солнца. По этому прогнозу в 2050 году 27% всего вырабатываемого на планете электричества будет генерироваться именно солнечными электростанциями. solarb.ru Прозрачные солнечные батареи для окон и гаджетовВ Университете Мичигана команда учёных под руководством Ричарда Лунта смогла получить первые образцы прозрачных солнечных панелей, которые по их мнению помогут сделать солнечную энергию более доступной широким массам. Ранее учёные заходили в тупик, так как прозрачность солнечной панели означала бы то, что световые лучи она полностью пропускает, а не задерживает. В итоге, преобразовывать свет в электричество было бы невозможно. Практически все разработки, которые были сделаны ранее, были либо достаточно мутными и громоздкими, либо нежизнеспособными. Не так давно другой группе исследователей также удалось создать прозрачные фотоэлементы с наночастицами, которые они обещают использовать для производства окон-солнечных батарей. Данная же разработка в отличие от аналога имеет КПД всего в 1%. Но, как заверяют её создатели, этот процент они планируют поднять до 5. Фотоэлемент будет действовать немного не так, как привычные нам всем панели. Вместо поглощения фотонов, он будет поглощать невидимый глазу спектр – ультрафиолетовый и инфракрасный. Оба потока будут преобразованы в инфракрасное излучение, которое будет поглощаться реальными фотоэлементами, находящимися по периметру стекла. Таким образом, само стекло будет прозрачным, и лишь будет иметь тёмное покрытие на гранях, которое никак не мешает обзору. Для достижения такого эффекта используется специальный органический солевой материал TLSC, который стал буквально революционной разработкой. Ранее мы писали о том, что перед производителями солнечных панелей остро стоит вопрос о том, чтобы научить фотоэлементы поглощать инфракрасное излучение, что существенно повысит КПД солнечных электрстанций. Возможно, в разработке Лунта и его команды использовались те же наработки, либо они существенно продвинут дальнейшие испытания новых прототипов солнечных батарей. Практическое применение изобретения возможно даже в широком масштабе, так как этот материал может заменить стекло в окнах и на экранах мобильных устройств. На какой результат стоит рассчитывать в первом случае – изобретатели пока не прогнозируют. А вот в случае с мобильным телефоном, использование солнечной энергии позволит продлить время работы от аккумулятора. Пока подробные исследования не проводились.
allalternativeenergy.com Прозрачные фотоэлементы | Блог SolarSoulРезультатом продолжительных научных исследований в Университете штата Мичиган (США) стало изобретение полностью прозрачного концентратора солнечной радиации, с помощью которого можно превратить простое окно или любую другую стеклянную панель в солнечную батарею.
Аналогичный трюк можно провернуть и с экраном любого портативного гаджета, например, смартфона или планшета. Прозрачные фотоэлементы сулят прекрасные возможности производителям таких устройств, так как позволит подзаряжать гаджет просто положив его на освещенную солнцем поверхность. Ричард Лант, руководитель проекта, заявил, что он и его команда очень довольны результатом проделанной работы. По его словам прозрачные концентраторы «могут иметь огромное количество возможностей использования, от небоскребов с множеством окон до мобильных гаджетов, которым необходимо высочайшее качество сборки, например, планшет или смартфон». Принцип работы «прозрачного фотоэлемента»С научной точки зрения термин «прозрачная солнечная батарея» — оксюморон, так как в основе принципа работы фотовольтаических ячеек лежит поглощение солнечной радиации и превращение её в электроэнергию. Если же материал можно назвать прозрачным — это значит что всё или по крайней мере большая часть солнечного излучения проходит сквозь него беспрепятственно. Непосредственно солнечные батареи не могут быть абсолютно прозрачными в принципе. Существуют исследовательские прототипы полупрозрачных фотоэлектрических элементов, но их прозрачность менее 70% и они искажают проходящий через них спектр света. Чтобы не упереться в уже известную проблему с прозрачностью, исследователи из Мичиганского Университета решили пойти совершенно другим путем. Вместо того, чтобы пытаться создать прозрачные фотоэлементы, ученые изобрели прозрачный концентратор, принцип действия которого просто, как и все гениальное. TLSC (transparent luminescent solar concentrator) концентратор изготовлен из специальных органических солей, которые поглощают часть спектра, невидимую человеку, а затем излучают эту энергию в инфракрасном диапазоне через кромки панели. На кромках излучение поглощается фотоэлектрическим элементом, чувствительным к инфракрасному диапазону, который, собственно, и вырабатывает электрический ток.
Исследователи также подтвердили, что данная технология легко масштабируется в широких пределах — от огромных промышленных объектов до портативных потребительских устройств. На данном этапе эффективность технологии находится на уровне 1%, но по заявлениям ученых, в скором времени КПД ячеек достигнет 5%. Для сравнения, эффективность полупрозрачных фотоэлектрических элементов, работающих по традиционной схеме, достигает всего около 7%. Материал представлен сайтом http://unisolar.com.ua  Поделиться "Прозрачные фотоэлементы превратят окна в солнечные батареи" Рекомендуемые статьиsolarsoul.net Прозрачная солнечная батареяЖурнал Advanced Optical Materials опубликовал занятное исследование на тему солнечных батарей. группа ученых Университета в штате Мичиган разработала принципиально новый вид солнечного концентратора (солнечной батареи), который при наложении на оконное стекло солнечную энергию в электроэнергию. При этом стекло остаётся там же прозрачным. Прозрачный концентратор солнечной энергии, как его прозвали, возможно размещать на стенах зданий, окнах в автомобиле, экранах мобильных телефонов и любых других портативных устройствах, с плоской и прозрачной поверхностью. Главным отличием разработанного материала является прозрачность. И основным преимуществом данной разработки является, то что прозрачные солнечные батареи можно беспрепятственно расположить в оконных промах, и не меняя своим видом фасада здания. Исследования солнечных элементов на предмет повышения объёма преобразованной солнечной энергии ведутся довольно таки давно. Но итогом в основном было то, что КПД солнечных батарей не велико и материал батарей слишком тёмный. Автор разработки прозрачного солнечного концентратора, рассказывает, что основной идеей разработки было сделать прозрачным активный слой солнечной панели. Ведь если закрыть оконные проёмы ныне используемыми солнечными панелями, то освещение внутри помещения, мягко говоря будет мрачноватым, а то и вовсе не будет никакого освещения.
Данную технологию очень легко выпустить в серийное производство и по цене обещает быть вполне доступной, так что возможно это новая ступень развития солнечной энергетики. В дальнейшем технология позволит производить не видимые для человека сборщики и преобразователи энергии. На данный момент ведутся разработки в сфере повышения КПД прозрачных солнечных панелей. silatoka.net Прозрачные солнечные батареи. Фуллерены в солнечных элементах.Сегодня многие исследователи заняты поиском методов создания прозрачных солнечных батарей, которые могут использоваться одновременно как обычные окна в зданиях и, одновременно, как генераторы электроэнергии. Уже сейчас очевидно, что такие прозрачные солнечные батареи могут быть изготовлены относительно дешево, что конечно же способствует их широчайшему распространению.Команда исследователей из Los Alamost National Laboratory и Brookhaven National Laboratory в последнее время занята совершенствованием этого типа материалов.Они они создали материал в виде полупроводникового полимера с использованием специальных молекул, называемых фуллеренами. Молекулы фуллерена напоминают футбольные мячи, сложенные из атомов углерода (в данном случае использовались молекулы фуллерена содержащие 60 атомов углерода). У них есть интересное свойство самоорганизации в повторяющийся узор гексагональной формы (так же, как соты, только микронных размеров).Полимерные цепочки в материале делают его прозрачным, при этом связывая вместе края шестиугольников, оставшихся свободно упакованными и относительно тонкими в центре. Плотно упакованные края поглощают свет и способствуют электропроводности."Хотя такие соты из тонких пленок уже были сделаны ранее с использованием обычных полимеров, таких например, как полистирол, это первый материал такого типа, который сочетает в себе полупроводники и фуллерены для преобразования света. Это позволяет данному материалу эффективно генерировать заряды" говорит ведущий ученый Mircea Cotlet.Материал для изготовления прозрачных солнечных батарей может использоваться для создания новых типов дисплеев, его также планируют применять в качестве энергогенерирующих окон в зданиях. Рентабельность такого материала позволяет организовать его массовое производство.alternativenergy.ru Солнечные прозрачные батареи производства Ubiquitous EnergyКомпания Ubiquitous Energy поставила себе грандиозную задачу - разработать и создать такую технологию, которая позволит любой поверхности вырабатывать энергию от солнечного или искусственного света. Разработчики Ubiquitous Energy хотят изобрести такие пленки и покрытия, которые будут размещаться на мониторах различных технических устройств и смогут собирать энергию света.  Одним из вариантов такого ноу-хау является изготовление электрохромных окон, они смогут менять степень отражения света в зависимости от его яркости. Технология основана на работе фотоэлектрических элементов со светом. Элементы собирают электромагнитные волны в инфракрасной и ультрафиолетовой части спектра, но в тоже время свет может проходить насквозь. Если сравнить с солнечными батареями, то те собирают свет в ультрафиолетовой видимой части и это не позволяет им быть прозрачными. Zhenan Bao, профессор химической инженерии в Stanford University (Стэндфордском Университете) сообщает, что этот подход будет очень интересным, однако стоимость такого вида батарей нужно снизить и увеличить стабильность материалов. Кроме того, собирая ультрафиолетовый и инфракрасный свет, эта технология будет блокировать неблагоприятные для человеческого организма части спектра. Заметим, что Стэндфордский Университет не связан с компанией и производством прозрачных солнечных батарей. Главный директор по новым технологиям и президент Ubiquitous Energy, Miles Barr утверждает, что солнечные прозрачные батареи собраны из органических слоев, которые наносятся и на стекла и на пленку. Такой процесс может быть применен для тонкопленочной технологии напыления, которая уже имеет место быть в промышленных процессах. В наше время существуют окна, которые имеют похожие покрытия солнечной изоляции и контроля. Фирма собирается работать именно по этому принципу. Однако UbiquitousEnergy, выделенная из лаборатории Vladimira Bulovića, профессора электроинженерии в MIT (МТИ), еще сообщила о производстве и стоимости этой продукции. В 2011 году в Applied Physics Letters была опубликована статья, которая повествовала о спектрально-селективном подходе фирмы: прототипы, которые сделаны из органических материалов были примерны на 70% прозрачные и менее 2% эффективности. Обычно окна должны быть прозрачны на 55-90%, а мобильные дисплеи на 80-90%. Miles Barr утверждает, что его сотрудники повысили и прозрачность и эффективность. Но, даже не смотря на это заявления, фирма все еще разрабатывает и исследует эту технологию, многочисленные ученые изучали конструкции и материалы для новой продукции. Miles Barr сделал заявление, что компания готовит каталог ингредиентов и конструкций для эффективных устройств. Они могли бы заряжать мобильные устройства и компенсировать электроэнергию различных зданий. Когда прозрачность повышается на более чем 10%, то можно применить эту технологию в различных сферах. Есть другие виды солнечных прозрачных батарей, но почти все не могут собирать свет в видимом спектре, вследствие чего видимый свет не проходит и игнорируется. Такие материалы становятся полупрозрачными при нанесении на поверхность, преимущественно редком, или при тонких фотоэлектрических устройствах, которые позволяют проходить свету насквозь. Фотоэлектрические устройства применяют ультрафиолетовый диапазон, так считает профессор химии в University of Kansas (Университете Канзаса) и член фирмы Ubiquitous Energy, Shenqiang Ren. В солнечном излучении содержится примерно 45% лучистой энергии, которая происходит от инфракрасного света. Фирма Ubiquitous Energy разрабатывает рост эффективности в двух разных направлениях. Один из них состоит в оптимизации внешнего вида полупроводниковых компонентов. На сегодняшний день существуют материалы, имеющие селективные пики, поглощающие в близком к инфракрасному спектре и ультрафиолетовом. Miles Barr заявляет, что их фирма занимается разработкой материалов, которые будут поглощать большую часть энергии в инфракрасном диапазоне. Второе направление включает в себя масштабные настройки оптических помех и инженерию, которые будут находиться внутри продукции для лучшего поглощения света – это способы, повышающие эффективность солнечных частей, отвечающих за непрозрачность. Так же Barr считает, что существует множество возможностей для большей производительности, которые стоит использовать. zeleneet.com |
|
||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||
|
Разноцветные гретцель-ячейки на фасаде нового Конференц-центра в Лозане.
Эксперименты с красными красителями и бетоном в университете Касселя.
Исследователи экспериментируют с бумажно-пленочными солнечными модулями.
Наноструктуры с переменным показателем преломления
Органические молекулы — главная составляющая прозрачного концентратора. вышеуказанные микроорганизмы специально разрабатывались для поглощения волн солнечного света и последующее преобразование их в электроэнергию. Свет, который был собран на поверхности солнечной панели, с помощью тонки подобных плёнке фотоэлементами преобразуется в электроэнергию. Разработанный состав кажется абсолютно прозрачным для человека, так как не поглощает видимый спектр света.
