Гібридна сонячна панель: особливості батарей нового покоління

60 років минуло з тих пір, як перші сонячні батареї були встановлені на зовнішню обшивку американських і радянських супутників. З тих пір технології зробили крок далеко вперед. Енергію сонця використовують не тільки для космічних об’єктів, але і для забезпечення електрикою житлових будинків. З’явилося безліч способів вловлювати і переробляти сонячне світло. В ряду звичайних сонячних батарей виділяється гібридна сонячна панель.

На основі кремнію

Кремній (Si) – матеріал, який використовували ще для створення перших конструкцій, переробних енергію сонячного світла.

Довгий час існувало три типи таких батарей:

  • монокристалічні (Виробляють з цільних кристалів). Мають найвищий ККД, але не здатні вловлювати розсіяне світло;
  • полікристалічні (Зроблені з кристалів, спрямованих в різні боки), здатні вловлювати навіть розсіяне світло.
  • аморфні – гнучкі панелі з невисоким ККД, які можна встановити на поверхню будь-якої конфігурації.

Гібридні сонячні панелі на основі кремнію поєднують аморфний кремній і монокристали. Ці панелі ефективні в умовах недостатньої освітленості і здатні ефективно працювати довше, ніж стандартні аморфні пристрою.

Дахи будинків

На основі перовскита

Один з найефективніших і недорогих способів перетворювати в електроенергію світло, який випускає сонце, – використовувати перовскит. Цей матеріал вперше виявили в Уральських горах ще в ХХ столітті. На нього звернули увагу завдяки особливій кристалічній решітці, властивої напівпровідників. Про пристрої на основі перовскита вже говорять, що це сонячні батареї нового покоління.

Для створення такого акумулятора потрібен тонкий шар провідного матеріалу і полімерна підкладка. У підсумку виходить гнучка напівпрозора панель, яку можна використовувати не тільки як стаціонарну батарею, але і як матеріал для стекол, наприклад. Вона буде не тільки вловлювати світло, а й захищати приміщення від перегріву.

Єдина причина, по якій гібридна сонячна панель з перовскита ще не завоювала весь світ – більш низька ефективність щодо кремнієвих. Але, як показують деякі дослідження, ККД можна поліпшити за допомогою правильно підібраного полімеру. Наприклад, швейцарські фізики представили речовина FDT, недорогий матеріал, здатний покращувати роботу перовскітним батарей.

панелі

Ще одна вдала розробка – поєднання перовскита з кремнієм. Використовуючи цю методику, можна отримати пристрої, ефективно вловлюють і переробні УФ-промені. Ці пристрої можуть бути гнучкими і / або напівпрозорими. Значить, їх можна використовувати не тільки як стаціонарні джерела енергії, а й для портативної техніки, наприклад.

З пентацена і сульфіду свинцю

У 2012 році видатні фізики Ніл Гренхен і сер Річард Френд запропонували новий варіант гібридного акумулятора. Від винайдених раніше він відрізняється здатністю перетворювати все спектри УФ-випромінювання і високим ККД. Ці акумулятори володіють внутрішньої квантової ефективністю в 50%.

Представлена ​​гібридна сонячна панель складається з неорганічної сполуки (PbS, сульфід свинцю) і поліциклічного ароматичного вуглеводню (пентацен). У цій зв’язці PbS вловлює червону частину спектру, а пентацен – синю, більш насичену енергією. Завдяки взаємодії між шарами на кожен спійманий синій фотон доводиться по два електрона. Таким чином, ККД цієї новинки в два рази більше, ніж у інших подібних пристроїв (зазвичай на один фотон доводиться один електрон).

Два мінуса винаходу – його сумнівна нешкідливість для навколишнього середовища і можлива недовговічність. Пентацен відноситься до групи сполук, здатних провокувати різні мутації і є потужними канцерогенами.

установка

Найпростіший спосіб виробництва цього вуглеводню – з бензолу, що є похідним нафти, запаси якої на нашій планеті не нескінченні.

Недовговічність пояснюється просто: пентацен схильний надмірно окислюватися під впливом кисню в умовах опромінення ультрафіолетом. Що, власне, і буде відбуватися при експлуатації такого акумулятора. Так що практичне використання цієї розробки знаходиться під великим питанням.

Наука не стоїть на місці, щодня радуючи людство новітніми розробками в тій чи іншій області. Так що можна сподіватися, що рано чи пізно з’явиться досить ефективний сонячний акумулятор, який буде і довговічним, і нешкідливим для навколишнього середовища.

Ссылка на основную публикацию