В ближайшем будущем утилизация энергии света может быть проще, чем утилизация любого другого предмета в вашем доме.
Во главе с Шашанк Прия, группой инженеров-механиков, инженеров-материаловедов и химиков из Технологического института Вирджинии, в которую входят исследователи с докторской степенью Сяоцзя Чжэн и Конгконг Ву, а также профессор химии Колледжа естественных наук Роберт Мур и доцент Аманда Моррис, производит гибкие солнечные панели, которые могут стать частью оконных штор или обоев, которые будут улавливать солнечный свет, а также свет от источников внутри зданий.
Солнечные модули толщиной менее полумиллиметра создаются с помощью процесса трафаретной печати с использованием низкотемпературной пасты из оксида титана как части пятислойной структуры, которая создает тонкие, гибкие панели, похожие на плитку в доме. ванная комната. Эти плитки можно комбинировать вместе для покрытия больших площадей; отдельная панель размером примерно с человеческую ладонь обеспечивает мощность около 75 милливатт, а это означает, что панель размером со стандартный лист бумаги может легко заряжать обычный смартфон.
Большинство панелей на основе кремния могут поглощать только солнечный свет, но гибкие панели сконструированы таким образом, чтобы быть в состоянии поглощать рассеянный свет, такой как свет, создаваемый светодиодными, лампами накаливания и люминесцентными светильниками, согласно Прийе, Роберту Э. Хорд-младший, профессор машиностроения Инженерного колледжа.
«Есть несколько элементов, которые делают эту технологию очень привлекательной, - говорит Прия. «Во-первых, его можно легко изготовить при низкой температуре, поэтому оборудование для изготовления панелей относительно недорогое и простое в эксплуатации. Во-вторых, масштабируемость возможности создания панелей в рулонах означает, что вы можете оклеить свой дом этими панелями, чтобы управлять всем, от вашей системы сигнализации до подзарядки ваших устройств и питания светодиодных ламп».
Панели, по словам Прии, также могут быть изготовлены с любым дизайном, поэтому они могут стать оконными шторами и занавесками, поглощающими солнечный свет через окна. «Свойства панелей таковы, что ограничений по источнику света практически нет», - сказала Прия. «И тот факт, что мы имеем дело с новой технологией, означает, что мы сможем расширять полезность панелей по мере продвижения вперед».
В настоящее время эффективность элементов почти такая же, как у более тяжелых и жестких кремниевых структур, но, по словам Прии, на уровне панелей требуются некоторые исследования. Тем не менее, вполне вероятно, что новые гибкие панели скоро обгонят своих жестких собратьев.
«Аморфный кремний - это довольно зрелая технология, эффективность которой составляет около 13-15 процентов», - сказал он.«В настоящее время наши панели работают примерно на 10 процентов от размера панели. При меньших и менее полезных размерах эффективность увеличивается, и поэтому мы видим потенциал для гораздо большей эффективности сбора энергии».
Гибкие панели, поскольку они приближаются к эффективности преобразования твердого кремния и стекла, также могут быть включены в продукты, с которыми старая технология не может конкурировать, например, в военной форме и рюкзаках, над которыми сейчас работает лаборатория Прии. Центр исследований, разработок и инженерии связи и электроники армии США. Добавляя гибкие панели к этим предметам, солдаты станут их собственными станциями перезарядки, что приведет к уменьшению материально-технического следа боевой силы в полевых условиях, а также веса, который каждый отдельный солдат должен нести на своей спине.
«Сейчас мы находимся на переднем крае этой технологии», - сказала Прия. «Наше преимущество заключается в способности производить модули большой площади с высокой эффективностью. Мы активно работаем над интеграцией продукта с рынком и видим множество применений этой технологии, от одежды до окон, от умных зданий до БПЛА и мобильных зарядных станций».
Работа Прии и его команды подробно описана в статьях «Механизм контроля потенциальных потерь в гибридных солнечных элементах CH3NH3PbBr3», опубликованных в июльском выпуске ACS Energy Letters, и «Масштабирование гибкого модуля солнечных элементов, сенсибилизированных красителем»., доступный сейчас в Интернете в журнале Solar Energy Materials and Solar Cells. Статья будет опубликована в декабрьском номере журнала.
Создавая панели, улавливающие широкий спектр световых волн, инженеры Технологического института Вирджинии открывают дверь в совершенно новую область рециркуляции света и энергии, которая может сделать экономию энергии такой же простой, как повесить занавеску. Еще одна статья, демонстрирующая стабильность клеток, будет опубликована в ACS Energy Letters позже в октябре под заголовком «Улучшенная фазовая стабильность перовскита-трииодида формамидиния-свинца за счет релаксации деформации»."