Wyjątkowo niska waga ogniw słonecznych MIT
Technologia ogniw słonecznych jest postrzegana jako kluczowy filar przejścia na czystsze formy energii, jednak w tym obszarze wciąż istnieje jeszcze wiele miejsca na optymalizację istniejących rozwiązań. Ogniwa słoneczne np., które są cienkie i elastyczne, mogą być stosowane na wszelkiego rodzaju nieregularnych, zakrzywionych lub w inny sposób nieodpowiednich powierzchniach. Nowe lekkie ogniwo słoneczne opracowane przez naukowców z MIT jest kontynuacją badań w tej dziedzinie.
Zespół naukowców MIT, który stoi za tą technologią, starał się wykorzystać swoje wcześniejsze doświadczenie w dziedzinie materiałoznawstwa, które w 2016 r. zwieńczone zostały ultracienkimi ogniwami słonecznymi wystarczająco lekkimi, aby nie rozbić bańki mydlanej. Podobnie jak w przypadku innych cienkich, lekkich i elastycznych ogniw słonecznych będą mogły one być wykorzystane w różnych zastosowaniach: od elektroniki po lekkie urządzenia do noszenia, które zbierają energię przez cały dzień.
Pomimo ewidentnego potencjału zespół nadal miał pewne problemy do rozwiązania, ponieważ technika wytwarzania ogniw słonecznych wymagała komór próżniowych i drogich metod osadzania z fazy gazowej. W celu zwiększenia skali technologii, naukowcy zwrócili się ku materiałom do druku opartym na tuszu, aby usprawnić ten proces.
Proces ten zaczyna się od nanomateriałów w postaci drukowalnych, półprzewodzących arkuszy – technologii o szerokim potencjale w dziedzinie elektroniki. Są one osadzane na plastikowym podłożu o grubości zaledwie 3 mikronów, wraz z elektrodą nadającą się do druku, tworząc moduł słoneczny. Moduł ten można następnie odkleić i przykleić np. do podłoża z tkaniny, które zapewnia wytrzymałość mechaniczną niezbędną do zapobiegania rozdarciom, przy jednoczesnym dodaniu minimalnej wagi.
W efekcie tego procesu można otrzymać elastyczne i ultralekkie ogniwo słoneczne o wadze jednej setnej masy konwencjonalnych paneli słonecznych, ale zdolne do generowania 18 razy więcej energii na kilogram. Podczas testów zespół potwierdził, że ogniwo słoneczne może generować 370 watów na kilogram, gdy jest przyklejone do tkaniny, oraz do 730 watów, gdy stoi samodzielnie.
– Typowa instalacja słoneczna na dachu w Massachusetts to około 8000 watów – powiedział współautor projektu Mayuran Saravanapavanantham. – Aby wygenerować tę samą ilość energii, nasze panele fotowoltaiczne z tkaniny dodałyby tylko około 20 kg do dachu budynku.
Testy wykazały również, że panel słoneczny z tkaniny może być zwijany i rozwijany ponad 500 razy, zachowując 90% swojego potencjału generowania energii, co dobrze wróży jego trwałości. Problemem, nad którym pracuje jeszcze zespół, jest jakaś forma ultracienkiego opakowania potrzebnego do ochrony ogniwa słonecznego przed uszkodzeniami mechanicznymi.
MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE
– Osadzenie tych ogniw słonecznych w ciężkim szkle, jak to jest standardem w przypadku tradycyjnych krzemowych ogniw słonecznych, zminimalizowałoby wartość obecnego postępu, więc zespół obecnie opracowuje rozwiązania typu ultrathin packaging, które tylko ułamkowo zwiększyłyby wagę obecnych ultralekkich urządzeń – powiedział Jeremiah Mwaura, naukowiec w Laboratorium Badawczym Elektroniki MIT.
Jeśli uda się rozwiązać tego typu problemy, cienki profil i niewielka waga ogniw słonecznych mogą sprawić, że znajdą one różnego rodzaju zastosowania. Zastosowanie ich na żaglach łodzi, na zewnątrz namiotów lub na skrzydłach dronów to tylko niektóre z proponowanych przykładów, ale w teorii mogłyby być rozmieszczone prawie wszędzie w celu generowania taniej i czystej energii.
Źródło: MIT
