Naukowcy z Uniwersytetu Stanforda twierdzą, że upakowanie wielu ogniw słonecznych razem, na podobieństwo złożonych oczu owada, może utorować drogę do nowej generacji paneli fotowoltaicznych.
W swoim badaniu zespół wykorzystał projekt zainspirowany owadami, chroniąc delikatny materiał fotowoltaiczny zwany perowskitem przed pogarszaniem się właściwości pod wpływem ciepła, wilgoci lub naprężeń mechanicznych. Wyniki zostały opublikowane w czasopiśmie Energy & Environmental Science (E&ES).
"Perowskity to obiecujący i tani materiał, który przekształca światło słoneczne w energię elektryczną tak skutecznie, jak zwykłe ogniwa wykonane z krzemu" - powiedział Reinhold Dauskardt, profesor nauk materiałów i inżynierii oraz starszy autor pracy. "Problem polega na tym, że jest on bardzo niestabilny i mechanicznie delikatny, ledwie jest w stanie przetrwać proces produkcyjny, nie mówiąc już o trwałości długoterminowej w środowisku".
Większość urządzeń słonecznych, takich jak panele na dachu, jest projektowanych jako płaskie. Ale to podejście nie służy ogniwom z nowego materiału. "Perowskity są najbardziej delikatnymi tworzywami, jakie kiedykolwiek testowaliśmy w historii naszego laboratorium" - powiedział Nicholas Rolston, współautor badania. "Ta delikatność wynika z kruchej, podobnej do soli struktury krystalicznej."
Żeby rozwiązać problem nietrwałości perowskitów, naukowcy z Uniwersytetu Stanforda zwrócili się ku naturze. „Zainspirowało nas złożone oko muchy, które składa się z setek malutkich oczu. Ma piękny kształt plastra miodu: jeśli stracisz jeden segment, setki innych będą działać. Każdy segment jest bardzo delikatny, ale jest osłonięty przez otaczającą go rusztowaną ścianę" - wyjaśnia Dauskardt.
Używając oka jako modelu, naukowcy stworzyli złożone ogniwo słoneczne, składające się z rozległego plastra miodu ogniw, każde zamknięte w sześciokątnym rusztowaniu o szerokości zaledwie 0,02 cala (500 mikrometrów). "Rusztowanie wykonane jest z niedrogiej żywicy epoksydowej szeroko stosowanej w przemyśle mikroelektroniki" - powiedział Rolston. "Jest odporne na mechaniczne naprężenia, a tym samym na pęknięcia".
Przeprowadzone badania wykazały, że rusztowanie miało niewielki wpływ na zdolność perowskitów do przekształcania światła w energię elektryczną. "Uzyskaliśmy prawie taką samą wydajność konwersji mocy, jaką otrzymujemy z płaskiego ogniwa" - powiedział Dauskardt. "Osiągnęliśmy zatem ogromny wzrost odporności na pęknięcia bez zmniejszania skuteczności."
Czy nowe urządzenie wytrzyma rodzaj ciepła i stopień wilgotności, na jaki narażone są panele słoneczne na dachach?
Aby to stwierdzić, naukowcy wystawili ogniwa na działanie temperatury 85 stopni Celsjusza i 85 % wilgotności względnej przez 6 tygodni. Mimo tych ekstremalnych warunków, ogniwa nadal wytwarzały energię elektryczną przy stosunkowo wysokich wskaźnikach wydajności.
Dauskardt i jego koledzy złożyli tymczasowy patent na nową technologię. W celu poprawy efektywności badają sposoby rozpraszania światła z rusztowania na rdzeń każdego ogniwa.
"Bardzo się cieszymy z tych wyników. To nowy sposób myślenia o projektowaniu ogniw słonecznych, a te rusztowania wyglądają naprawdę dobrze, a więc istnieje także walor estetyczny naszego rozwiązania"- powiedział Dauskardt.
(KB)
Kategoria wiadomości:
Z życia branży
- Źródło:
- innovations-report
Komentarze (0)
Czytaj także
-
Co naprawdę można zobaczyć pod mikroskopem? Od preparatu do świadomej obserwacji
Mikroskop potrafi pokazać świat, którego nie da się zobaczyć gołym okiem, ale jego możliwości mają konkretne granice. To, co zobaczymy, zależy nie...
-
Polskie projekty, które zmieniają przyszłość gospodarki i przemysłu
Co jakiś czas świat technologii odżywa na wieść o kolejnej innowacji, która ma wprowadzić niemałe zamieszanie na rynku. Od wielu lat możemy...
-
-
-
-
-