Energia i środowisko

Czy ogniwa słoneczne do druku to przyszłość globalnego sektora energii słonecznej?

Czy ogniwa słoneczne do druku to przyszłość globalnego sektora energii słonecznej?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Obwody elektryczne do druku [Źródło obrazu:Wikimedia Commons]

Amerykański producent ogniw słonecznych, Triton Solar, właśnie podpisał umowę o wartości 100 milionów dolarów na otwarcie zakładu produkcyjnego w indyjskim stanie Karnataka, którego celem jest rozpoczęcie produkcji w tym miejscu od sierpnia 2016 roku. Firma ogłosiła decyzję 14.th Grudzień, ponieważ już w kwietniu planowano budowę obiektu w Madhya Pradesh. Triton Solar ma siedzibę w New Jersey i specjalizuje się w drukowalnych ogniwach słonecznych, które są zasilane przez nanotechnologię i są wytwarzane opatentowaną techniką drukowania. Oprócz pracy w warunkach zewnętrznych ogniwa mogą również wytwarzać energię słoneczną z oświetlenia otoczenia, bez konieczności bezpośredniego nasłonecznienia.

Niewiele innych firm lub organizacji przyjęło do tej pory cienką folię słoneczną do druku, mimo że technologia trafiła na pierwsze strony gazet dwa lata temu w 2013 r. W tym roku Australian Victorian Organic Solar Cell Consortium (VICOSC), część Australian Commonwealth Scientific and Industrial Organizacja badawcza (CSIRO) zademonstrowała zwiększenie skali procesów drukowania organicznych ogniw słonecznych, co umożliwiło im ułatwienie ciągłego drukowania heterozłączowych ogniw słonecznych (BHJ) na podłożu o szerokości 30 cm. Do oceny opracowano kilka modułów demonstracyjnych. Były to moduły z ogniwami barwnikowymi (DSC), na których można drukować na wielu podłożach, w tym na plastiku, szkle lub stali. Działają dzięki zdolności atramentu do wychwytywania światła słonecznego i przekształcania go w energię elektryczną. Mogłoby to potencjalnie umożliwić ich integrację z wieloma przedmiotami, takimi jak etui na smartfony, tablety lub laptopy. Jednak obecnie są one 10 razy mniej wydajne niż standardowy krzem.

W marcu 2014 r. Zespół brytyjskich naukowców z National Physical Laboratory (NPL) w Middlesex opracował również drukowalne ogniwa słoneczne. Mogą one działać w ponure dni, kiedy jest mało światła słonecznego, a potencjalne zastosowania obejmują integrację z materiałem płaszczy lub toreb, gdzie mogłyby być używane do ładowania urządzeń mobilnych.

Inną firmą zaangażowaną w opracowywanie technologii jest Eight19, która wykorzystuje organiczne materiały półprzewodnikowe pozyskiwane z obfitych, potencjalnie tanich materiałów. Te półprzewodniki mają silną zdolność pochłaniania światła, około 100 razy silniejszą niż krzem, i można je wytwarzać z roztworu w warunkach otoczenia, co z kolei sprawia, że ​​materiał jest ultracienki. Oznacza to również, że można je drukować przy użyciu ciągłego drukowania z rolki na rolkę i procesów powlekania, zmniejszając w ten sposób koszty. Używane do tego urządzenia drukujące są już dostępne. Mogą drukować materiał z prędkością od kilkudziesięciu do kilkuset metrów na minutę i są powszechnie używane do produkcji opakowań i wysokiej jakości powłok.

Biorąc pod uwagę, że cienka folia jest niezwykle lekka, nie ma potrzeby stosowania żadnego wzmocnienia dachu, a możliwość drukowania ogniw w wielu kolorach oznacza, że ​​mogą one być znacznie mniej uciążliwe niż standardowe krzemowe panele słoneczne. Branża samochodowa również zaczyna interesować się cienkowarstwowymi ogniwami słonecznymi, które można drukować, mając na celu potencjalne zainstalowanie fotowoltaiki na dachach samochodów, gdzie pomogłyby one naładować obwody elektryczne pojazdu.

Ta technologia jest wciąż na wczesnym etapie rozwoju, więc minie trochę czasu, zanim zostanie wdrożona komercyjnie. Jednak postęp w tej dziedzinie jest napędzany przez uniwersytety na całym świecie, a także przez duże firmy chemiczne. Bardzo często wymaga to zawarcia umowy partnerskiej (firma Eight19 współpracuje z Uniwersytetem Cambridge i różnymi firmami zajmującymi się rozwojem materiałów).

Na tym jednak historia się nie kończy, ponieważ organiczne ogniwa słoneczne do druku mają teraz konkurencyjną technologię - perowskitowe ogniwa słoneczne - które osiągnęły wydajność 20%, a nie tylko 10%.

Perovskite zaczął przyciągać uwagę sektora słonecznego około pięć lat temu. Jest to materiał zawierający ołów, jod i składnik organiczny. Na początku badań perowskit mógł osiągnąć tylko 3 procent wydajności, ale w ciągu zaledwie pięciu lat podskoczył do 20 procent, czyli dwa razy więcej niż wspomniana wcześniej nadająca się do zadrukowania cienka folia organiczna. Według Michaela Grätzela, badacza energii słonecznej z Ecole Polytechnique w Lozannie w Szwajcarii, piszącego w wydaniu Materiały naturywzrost popularności perowskitu metalohalogenkowego w sektorze energii słonecznej oszołomił społeczność PV. Fiona Scholes, ekspert w dziedzinie fotowoltaiki organicznej z CSIRO, w rozmowie z Cosmos Magazine opisała ten rozwój jako „bez wątpienia największy postęp w organicznych ogniwach słonecznych”.

Cynowe ogniwa słoneczne perowskitowe [Źródło obrazu:University of Oxford Press, Flickr]

Według inżyniera materiałowego Jinsonga Huanga z University of Nebraska, kluczem do zdolności perowskitu do wytwarzania energii elektrycznej jest jego wewnętrzna struktura, która umożliwia elektronom łatwe dotarcie do elektrody w drukowanym perowskitowym ogniwie słonecznym. Jednak aby skutecznie konkurować z krzemem, nadal musiałby osiągnąć około 25 procent wydajności, co może być możliwe w ciągu najbliższych pięciu lat.

Ogniwa słoneczne Perovskite mają pewne wady, takie jak wrażliwość na wilgoć i fakt, że zawierają ołów, który w przypadku zerwania staje się źródłem toksyczności. Jednak Huang uważa, że ​​komórki perowskitu można zoptymalizować, aby uczynić je bardziej stabilnymi, podczas gdy inni badacze pracują nad sposobami zastąpienia zawartości ołowiu czymś mniej szkodliwym.

Fiona Scholes uważa, że ​​ogniwa słoneczne do drukowania staną się „kluczową częścią koszyka energii odnawialnej” w nadchodzących latach. To z pewnością prawda, biorąc pod uwagę potrzebę zrobienia czegoś w sprawie zmiany klimatu poprzez dekarbonizację światowych dostaw energii, że musimy zbadać jak najwięcej ścieżek.

Coraz częściej drukowalne ogniwa słoneczne wyglądają tak, jakby miały stać się ważną częścią tego ogólnego zestawu narzędzi energetycznych.


Obejrzyj wideo: Darmowe ciepło w zimie, wymiennik ciepła, rekuperator, panel solarny, darmowa energia, pompa ciepła (Może 2022).