Ученые из Соединенных Штатов и Саудовской Аравии объединили возможности солнечной батареи и солнечной батареи в одном устройстве - «солнечной проточной батарее», которая поглощает солнечный свет и эффективно сохраняет его в виде химической энергии для дальнейшего использования. требовать использования. Их исследование, опубликованное 27 сентября в журнале Chem, может сделать электричество более доступным в отдаленных регионах мира.
Хотя солнечный свет становится все более привлекательным в качестве чистого и обильного источника энергии, у него есть одно очевидное ограничение: количество солнечного света в день ограничено, и некоторые дни намного солнечнее, чем другие. Чтобы сохранить солнечную энергию практичной, это означает, что после преобразования солнечного света в электрическую энергию ее необходимо хранить. Обычно для этого требуется два устройства - солнечная батарея и батарея, но проточная солнечная батарея предназначена для работы обоих.
По сравнению с отдельными устройствами преобразования солнечной энергии и электрохимическими накопителями энергии, объединение функций отдельных устройств в одно интегрированное устройство может быть более эффективным, масштабируемым, компактным и экономичным подходом к использованию солнечной энергии, - говорит Сон Джин, профессор химии Висконсинского университета в Мэдисоне. Джин и его команда разработали устройство в сотрудничестве с Джр-Хау Хе, профессором электротехники в Университете науки и технологий имени короля Абдуллы (KAUST) в Саудовской Аравии.
Проточная солнечная батарея имеет три различных режима. Если энергия нужна немедленно, она может действовать как солнечная батарея и немедленно преобразовывать солнечный свет в электричество. В противном случае устройство может поглощать солнечную энергию днем и сохранять ее в виде химической энергии, чтобы доставлять ее позже в виде электричества, когда наступает ночь или небо становится облачным. При необходимости устройство также можно заряжать от электрической энергии, как обычную батарею. Самая последняя модель солнечной батареи, разработанная командой, способна хранить и доставлять электричество из солнечной энергии более эффективно, чем любое другое интегрированное устройство, существующее в настоящее время.
Джин считает, что солнечная проточная батарея может помочь преодолеть ограничения электрической сети, сделав электричество более доступным для людей, живущих в сельской местности, и предоставив альтернативный источник энергии, когда традиционные электрические системы выходят из строя.
«Эти интегрированные солнечные проточные батареи будут особенно подходящими в качестве распределенных и автономных систем преобразования и хранения солнечной энергии в удаленных местах и обеспечивают практическую автономную электрификацию», - говорит Джин.
Производство современных проточных солнечных батарей все еще слишком дорого для реальных рынков, но Джин считает, что более простые конструкции, более дешевые материалы для солнечных элементов и технологические достижения могут помочь сократить расходы в будущем. И хотя текущая модель сравнительно довольно эффективна, у команды есть планы по дальнейшему улучшению ее конструкции. Часть напряжения текущего устройства все еще будет потрачена впустую - это означает, что ученым, возможно, придется настроить окислительно-восстановительные соединения и материалы фотоэлектрода, которые работают в тандеме, чтобы преобразовать входную солнечную энергию в выходную электрическую. Но Джин считает, что при дальнейших исследованиях солнечные проточные батареи вскоре могут стать практичными.
«Мы считаем, что в конечном итоге сможем достичь эффективности 25%, используя новые солнечные материалы и новую электрохимию», - говорит Джин. «В этом диапазоне эффективности, без использования дорогих солнечных элементов, он должен быть вполне конкурентоспособным с другими технологиями возобновляемой энергии. Тогда, я думаю, возможна коммерциализация».