Новые солнечные батареи: Новые солнечные панели эффективнее на 27% и почти не изнашиваются

Содержание

12 удивительных новостей о солнечных батареях. Это просто вау

Солнечные батареи с каждым годом становятся дешевле и эффективнее. Им находят применение в самых необычных областях. Что интересного произошло в альтеративной энергетики — в нашей подборке

Крымская солнечная электростанция на 100% обеспечивает Симферополь энергией

В Крыму находится одна из самых больших в мире солнечных электростанций. Парк «Перово» состоит из пяти очередей панелей, суммарная мощность которых  достигает 100 МВт. Этого достаточно, чтобы обеспечить электроэнергией весь Симферополь в периоды максимальных его нагрузок.

Парк из 440 тысяч наземных фотоэлектрических модулей на площади в более чем 200 га ежегодно производит 132,5 млн кВт-ч экологически чистой электроэнергии. Это позволяет сократить выбросы углекислого газа на 105 тысяч тонн в год. Солнечные панели, установленные в «Перово», были произведены в Азии.

Строительство электростанции было закончено в 2011 году всего за 7 месяцев. Девелопером проекта выступила австрийская компания Activ Solar, которая привлекла инвесторов из европейских фирм.

Первый лифт на солнечной энергии запустят в Германии

В пригороде Гамбурга появятся лифты, которые работают на солнечной энергии. Монтажом занимается швейцарская компания Schindler. Лифты будут получать электроэнергию от модулей, которые разместят на крышах нового жилого комплекса.

Солнечная энергия будет использоваться для жилого помещения, а избыточная энергия пойдет на зарядку батарей в подвале дома. Накопленной энергии хватит на 400 перемещений на лифте, в том числе ночью и при отсутствии электричества.

«Мегафон» запустил сотовую станцию на солнечных батареях

Компания «Мегафон» запустила первую базовую станцию в Северо-Кавказском федеральном округе, получающую энергию от солнечных батарей. Она находится в Буйнакском районе и обеспечивает стабильной связью жителей близлежащих поселков – более 15 000 человек. Кроме того, в районе заработал качественный мобильнй 3G-интернет.

Станция состоит из 42 солнечных панели, каждая из которых включает в себя 72 фотоэлемента. Батареи способны генерировать энергию мощностью до 5 кВт при температуре от -40 до +85 градусов. За беспрерывным энергоснабжением ведется удаленный контроль. Все данные поступают на компьютеры специалистов компании в онлайн-режиме.

Новая станция будет носить имя Анвара Гамидова — поэта и переводчика из близлежащего села. Аналогичные мобильные станции на солнечных батареях появятся и в других районах республики. Они призваны обеспечить связью населенные пункты, которые находятся вдали от линий электропередач.

Tommy Hilfiger представил куртку на солнечных батареях

Бренд модной одежды Tommy Hilfiger представил куртку Tommy Hilfiger Solar Jacket, которая стала частью лимитированной праздничной коллекции.

В куртку вшиты солнечные батареи, соединенные, в свою очередь, с аккумулятором, который расположен в одном из передних накладных карманов. К аккумулятору можно подключать два устройства, например, мобильный телефон и планшет. В случае необходимости солнечные панели легко отстегиваются. В продажу новинка поступит в ближайшее время.

Сиквел «Аватара» снимают за счет солнечной энергии

Режиссер Джеймс Кэмерон арендовал в Южной Калифорнии съемочную площадку MBS Media Campus для съемок продолжения культового фильма «Аватар». Студия известна своими экологичными инициативами – экономным расходом воды и энергии, использованием экологически чистых моющих средств для уборки павильонов и экологичных красок в интерьере студии. Кроме того, на крыше студии были установлены солнечные батареи и специальное оборудование общей стоимостью пять миллионов долларов. Таким образом, Джеймс Кэмерон планирует снимать фильмы за счет солнечной энергии.

Kyocera представила смартфон на солнечной энергии

Японская компания Kyocera представила на выставке в Барселоне смартфон с экраном, работающим от солнечной энергии. В экране телефона расположена светочувствительная пленка Wysips Crystal, которая представляет собой сверхкомпактную солнечную панель. Особенность пленки в том, что она прозрачна и не влияет на  качество изображения, но при этом поглощает солнечную энергию и перерабатывает ее в энергию для зарядки аккумулятора. По словам разработчиков, благодаря пленке может вырабатываться до 5 МВт энергии на квадратный сантиметр поверхности.

ИКЕА запускает массовую продажу солнечных батарей

ИКЕА после двухлетнего эксперимента в Англии решила расширить географию продаж солнечных батарей. В 2015 году они появятся еще в восьми странах Европы. Какие именно это будут страны пока неизвестно. Первой в списке должна стать Голландия, где продажи стартуют уже 28 октября 2014 года. В конце года солнечные батареи появятся и в Швейцарии.

Самолет на солнечных батареях установил новый рекорд

Самолет на солнечных батареях провел в полете без остановки и дозаправки уже более 80 часов. Таким образом, он побил предыдущий рекорд, поставленный пилотом Стивом Фоссетом в 2006 году в самолете Virgin Atlantic Global Flyer.

Solar Impulse 2 продолжает свое кругосветное путешествие. Он вылетел из города Нагоя в Японии в город Калаэола на Гавайях. Управляет самолетом швейцарский пилот Андре Боршберг, а его коллега Бертран Пикар помогает ему с управлением из Макао. Путешествие закончится в июле в Абу-Даби.

Создан принтер для печати солнечных панелей

Австралийские ученые напечатали солнечные фотоэлементы размером с лист бумаги формата А3. Для этого они создали принтер стоимостью в $200 тысяч, заправили его фотогальваническими чернилами и использовали вместо обычной бумаги специальное покрытие из пластика ПЭТ.

Аналогичный принтер был создан в 2010 году, но, в отличие от австралийского изобретения, мог печатать солнечные панели только маленького размера (до 10 см). Главные недостатки новой технологии – низкая энергоэффективность и короткая продолжительность жизни панелей. Они способны производить только 10% от энергии, которую дает кремний, и живут до 6 месяцев.

Однако разработчики планируют усовершенствовать устройство, продлив срок годности солнечных листов до 10 лет. Пока что напечатанные фотоэлементы будут использоваться для подсветки рекламных щитов и других маломощных объектов.

Apple построит солнечную электростанцию за 1 млрд долларов

Компания Apple построит солнечную электростанцию в городе Монтерее (Калифорния), которая будет обеспечивать энергией ее в Купертино, центр обработки данных в Ньюарке, а также 60 000 домов и 52 магазина компании в штате. Солнечная ферма обойдется компании в 848 млн. долларов и будет завершена до конца 2016 года. Возводить электростанцию площадью 11 кв.км Apple будет совместно с производителем солнечных батарей First Solar. Ее максимальная мощность составит 280 МВт.

«Мы в Apple понимаем, что изменения климата реальны. Время говорить об этом прошло, настало время действовать», — заявил руководитель корпорации Тим Кук. Компания известна своим стремлением к экологичности. Кроме того, Apple принадлежит ряд патентов на солнечные батареи для техники.

В Индии проходят испытания поезда на солнечных батареях

В Индии проходят испытания поезда, оснащенного солнечными панелями. Использование солнечной энергии позволит снизить расход дизельного топлива до 90 000 литров в год и вместе с этим выбросы углекислого газа. По словам представителей местных властей, в Индия есть возможность получать солнечную энергию практически без перерыва в течение года.

Велодорожку в Нидерландах замостили солнечными батареями

В рамках голландского проекта SolaRoad по использованию дорог для производства солнечной энергии создана первая в мире 70-метровая велосипедная дорожка, которая сможет вырабатывать электричество. Она появилась в городке Кромени (Krommenie) в Голландии.

Одна из ее полос выложена плиткой из кремниевых фотоэлементов размером 2,5 x 3,5 метра, защищенных сантиметровым слоем из закаленного стекла. Такое дополнение позволяет солнечным лучам взаимодействовать с фотоэлементами и в то же время является надежной защитой от внешних повреждений. Вторая полоса без солнечных элементов будет использована для тестирования различных покрытий.

В течение трех лет разработчики будут наблюдать, сколько именно энергии вырабатывает такая дорожка и как она реагирует на различные погодные условия и другие факторы. Такая дорога может производить на 30% меньше энергии, чем солнечные батареи, располагаемые на крышах домов. Однако, в дальнейшем, «солнечные дороги» могут быть использованы для освещения дорог, автобанов, поставки электричества для близлежащих домов и административных зданий.

МКС получит новые солнечные батареи

Международная космическая станция получает основную часть электроэнергии от четырех пар солнечных батарей, установленных в 2000, 2006, 2007 и 2009 гг. На данный момент их мощность составляет порядка 160 кВт, что заметно меньше, чем десять лет назад. Снижение генерации объясняется тем, что под воздействием факторов космического пространства фотогальванические преобразователи панелей постепенно деградируют. Это обстоятельство учитывалось проектировщиками, исходившими из того, что МКС проработает 15-20 лет.

МКС. Источник: NASA/Роскосмос

Однако в реальности эксплуатация орбитального комплекса будет продолжаться до 2024 г., и почти наверняка этот срок продлят до 2030 г. С учетом того, что в ближайшие годы в состав станции войдут новые модули и общее энергопотребление только увеличится, закономерно возник вопрос о замене старых солнечных батарей.

Недавно NASA опубликовала свой план решения этой проблемы. На МКС будут доставлены три пары солнечных батарей нового типа ROSA (Roll Out Solar Array). Их главная особенность заключается в том, что они изготовлены из мягкой пленки, которую можно свернуть в компактный рулон. Это значительно упрощает их доставку на орбиту, не говоря уже о значительно меньшем весе конструкции, не требующей тяжелых рам и шарниров. Стоит отметить, что прототип ROSA уже испытывался на станции в 2017 г.

МКС с новыми солнечными батареями (концепт). Источник: Boeing

Первая пара батарей нового типа будет доставлена на МКС до конца текущего года кораблем Dragon, касательно остальных информации пока нет. Новые батареи разместят прямо поверх старых, частично затенив последние. По слова инженеров, это не должно стать проблемой. ROSA будут вырабатывать порядка 120 кВт энергии, еще 95 кВт обеспечат незатененные части старых панелей. Таким образом, общая производительность вырастет до 215 кВт. Что касается непосредственно самого процесса установки, то он потребует двух выходов астронавтов в открытый космос для каждой пары.

По материалам: https://www.nasa.gov

Ученые повысили эффективность солнечных батарей — Энергетика и промышленность России — № 06 (386) март 2020 года — WWW.EPRUSSIA.RU

Газета «Энергетика и промышленность России» | № 06 (386) март 2020 года

Возобновляемые источники энергии становятся устойчивым трендом в мировой электроэнергетике. По данным BloombergNEF, в 2019 году рынок ВИЭ вырос на 44 %, а в ряде стран доля «зеленой» энергии уже достигает 20‑30 % в общем объеме энергопотребления. Значительная часть выработки возобновляемой энергии приходится на электростанции, преобразующие солнечный свет в энергию, и этот сегмент ВИЭ продолжает расти. В 2019 году объем продаж солнечных панелей превысил 121 ГВт, в этом году они могут увеличиться еще на 60 ГВт, по данным PV InfoLink. При этом пять лет назад суммарная мощность всех солнечных батарей в мире не превышала 50 ГВт, а десять лет назад составляла всего около 1 ГВт.

В конструкции большинства применяемых преобразователей массового производства используются неорганические полупроводниковые материалы на основе кремния с КПД около 20 %. Еще большая эффективность (до 40 %) получена для каскадных преобразователей, которые используются для энергоснабжения космических аппаратов, но их производство обходится в несколько раз дороже, чем выпуск солнечных панелей наземных электростанций. Каскадные панели, в которых каждый фотоактивный слой поглощает свою часть солнечного спектра, остаются лучшим вариантом для снабжения космического аппарата энергией из года в год. Ежегодный объем производства гетероструктурных космических батарей измеряется тысячами кв. метров, в то же время выпуск солнечных панелей – сотнями миллионов кв. метров.

Усилия разработчиков во всем мире направлены на получение новых и доступных перспективных материалов для фотовольтаики, включая органические и наногибридные полупроводники. Один из многообещающих вариантов повышения эффективности солнечных батарей – использование гетероструктурных элементов из арсенида галлия и родственных ему соединений группы А3В5. Такие солнечные элементы впервые в мире были предложены и созданы в Физико-техническом институте им. А. Ф. Иоффе еще в 1969 году. Полупроводниковые соединения А3В5, которые образуются в результате взаимодействия элементов III и V Периодической системы, обеспечивают более широкий выбор основных полупроводниковых параметров, ширины запрещенной зоны и подвижности носителей заряда по сравнению с элементарными полупроводниками.

Группа исследователей из Университета ИТМО, Академического университета им. Ж. И. Алферова РАН и ФТИ им. А. Ф. Иоффе РАН показали, что структуры A3B5 можно вырастить на относительно дешевой кремниевой подложке, сократив стоимость многокаскадного солнечного элемента.

По словам заведующего лабораторией возобновляемых источников энергии Академического университета и соавтора научной работы к.ф.‑м.н. Ивана Мухина, главная сложность синтеза полупроводниковых соединений на кремниевой подложке состоит в том, что полупроводник должен обладать таким же параметром кристаллический решетки, как у кремния.

– К сожалению, полупроводников, отвечающих этому требованию, немного, – сообщил ученый. – К примеру, фосфид галлия (GaP) не очень подходит для создания солнечных элементов, так как плохо поглощает солнечный свет. Но вот если взять GaP и добавить азот N, мы получим раствор GaPN. Уже при малых концентрациях N данный материал становится прямозонным и хорошо поглощает свет, при этом может быть интегрирован на кремниевую подложку. И кремний является не просто фундаментом, на который синтезируется фотоматериал, – кремний сам может выступать одним из фотоактивных слоев солнечного элемента, поглощающим свет в инфракрасном диапазоне.

В экспериментальных условиях ученым удалось получить верхний слой солнечной батареи на кремниевой подложке и создать прототип батареи. Потенциальную эффективность новой батареи ученые оценили в 40 %, что в 1,5 раза выше кремниевых аналогов.

Проведенное исследование является начальным этапом на пути к разработке технологии выращивания материалов с прямой запрещенной зоной на основе GaP для фотонных и фотоэлектрических применений, говорится в публикации для Solar Energy Materials and Solar Cells.

Одним из первых идея совмещения A3B5 структур и кремния была озвучена нобелевским лауреатом Жоресом Ивановичем Алферовым, отмечает Иван Мухин. Напомним, известный ученый оценивал теоретическую эффективность преобразования солнечной энергии на основе системы гетероструктур с большим количеством p-n переходов на уровне 86 %. Он полагал, что в ближайшие 10‑15 лет фотоэлектроэнергетика станет экономически выгодной, а к середине XXI века может вытеснить углеводородную и атомную энергетику.

Мнение

Евгений Теруков, заместитель генерального директора Научно-технического центра тонкопленочных технологий в энергетике:

– Теоретически добиться высокой эффективности солнечных элементов можно, и работы в этом направлении ведутся по всему миру. Однако зачастую практический процесс получения сложен и, что самое главное, трудно масштабируем. Для большой энергетики нужны гигаватты энергии, и практическая эффективность технологии определяется не только энергоэффективностью, но и стоимостью каждого ватта.

К примеру, разработки, которые ведет НТЦ тонкопленочных технологий, касаются самой эффективной на сегодня гетероструктурной технологии солнечного элемента на основе кремния. В рамках этой технологии уже реализованы лабораторные образцы фотоэлектрических панелей с КПД более 26 %, а на промышленной линии чувашского предприятия «Хевел» освоен серийный выпуск панелей с КПД более 23 %. Кремний обладает теоретическим пределом КПД на уровне 29 %, но мы связываем его дальнейшее увеличение с разработкой тандемного солнечного элемента на основе кремния и перовскита. Перовскитные технологии активно развиваются и дают надежду на рост эффективности до 40 %. Эта технология хорошо встраивается в гетероструктурный процесс получения кремниевых фотоэлектрических панелей и является экономически более оправданной.

Panasonic представила новые солнечные батареи EverVolt H и домашний аккумулятор. Новости: 17 января 2022

Японский гигант в области производства электроники запустил новую серию солнечных панелей на основе гетеропереходных фотоэлементов, совместимых с домашним литий-ионным аккумулятором Evervolt.

Новые солнечные панели Panasonic EverVolt H состоят из 66 половинчатых фотоэлементов и имеют выходную мощность от 400 до 410 Вт. Их эффективность преобразования энергии находится в пределах от 21,6% до 22,2%.

Температурный коэффициент панели составляет −0,26% на градус Цельсия, производитель предлагает 25-летнюю гарантию на продукцию и 25-летнюю гарантию на выходную мощность. Сообщается, что по истечении гарантийного срока панели могут работать на 92% от их первоначальной производительности.

«Все больше домовладельцев заинтересованы в использовании солнечной энергии, поэтому предложение широкого спектра вариантов мощности, размера и цены имеет важное значение для сохранения конкурентоспособности на рынке», — сказал Мукеш Сети, директор солнечного подразделения Panasonic Life Solutions Company of America.

Кроме того, японский производитель объявил об усовершенствовании своей новой бытовой батареи EverVolt 2.0.

«Новые функции включают в себя систему коммутации, которая упрощает установку за счет объединения всех необходимых компонентов в единой точке управления и доступа, а также новое приложение для домовладельцев, которое обеспечивает обзор всей энергетической системы и обеспечивает удобное управление как солнечными батареями, так и системами хранения», — говорится в сообщении производителя.

В ноябре Panasonic представила новую версию своего литий-ионного накопителя для домашних СЭС. Бытовой аккумулятор EverVolt 2.0 легко интегрируется с солнечными панелями Panasonic и предназначен «для создания системы полностью автономной домашней солнечной электротанции, позволяющей владельцам генерировать и хранить чистую энергию в больших объемах».

Panasonic выпускает аккумуляторы на 11,4 или 17,1 кВт•ч, рассчитанные на подключение к системам электроснабжения постоянного или переменного тока. Батареи EverVolt можно объединять для достижения суммарной емкости до 102 кВт•ч. Гарантийный срок для всех моделей — 10 лет.

Boeing поставит новые солнечные батареи для МКС

Boeing расширит возможности Международной космической станции (МКС), поставив новые солнечные батареи, которые улучшат энергоснабжение орбитальной лаборатории. Расширенное соглашение Boeing и Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства США (NASA) предполагает, что Boeing поставит NASA шесть дополнительных солнечных батарей для установки на МКС, начиная с 2021 года.

Новые солнечные панели размером 19 на 6 метров в общей сложности будут производить более 120 киловатт электроэнергии. В сочетании с восемью уже работающими на МКС более крупными солнечными батареями новое оборудование позволит увеличить мощность на 20–30%, обеспечивая максимально эффективное использование станции в течение долгих лет. Солнечные батареи будут обеспечивать МКС электричеством для поддержания работы ее систем и продолжения широкого спектра экспериментов и исследований в уникальной микрогравитационной среде станции.

Вице-президент  Boeing по МКС и руководитель связанных с ней программ Джон Малхолланд отметил: «По части революционных исследований и технологических разработок космическая станция в настоящее время набирает обороты. Эти солнечные батареи, наряду с другими недавними усовершенствованиями энергосистемы станции и увеличением скорости передачи данных, гарантируют, что МКС останется инкубатором идей в космической экосистеме в ближайшие десятилетия. Эксплуатация этой уникальной лаборатории будет по-прежнему оправдана, поскольку астронавты изучают вопросы потенциального исследования дальнего космоса и делают открытия, направленные на улучшение жизни на Земле».

Большинство систем МКС, включая системы связи и научное оборудование, прошли модернизацию с ноября 2000 года, то есть с момента, когда астронавты стали постоянно находиться на борту орбитальной лаборатории. На МКС были установлены два международных стыковочных адаптера, изготовленных компанией Boeing, что позволяет космическим кораблям автономно состыковываться со станцией. Boeing является генеральным подрядчиком по обслуживанию МКС. Исследования компании подтвердили возможность безопасной эксплуатации МКС и после 2030 года, если NASA и международные партнеры примут такое решение.

Компания Deployable Space Systems из Санта-Барбары (штат Калифорния, США) разрабатывает структуру новых панелей, включая контейнер и раму, которые будут раскрываться для фиксации полотна солнечных батарей. Компания Deployable Space Systems также произвела контейнер, раму и защитное покрытие для прототипа новых панелей. Испытания прототипа на борту МКС успешно прошли в июне 2017 года.

Spectrolab — дочерняя компания Boeing — производит фотоэлементы XTJ Prime для этих солнечных батарей. Новые солнечные батареи станут одними из самых мощных из когда-либо запущенных в космос. Эти же фотоэлементы используются на космическом корабле Boeing CST-100 Starliner. Компания Spectrolab также произвела фотоэлементы для уже работающих на станции солнечных батарей.

Президент Spectrolab Тони Мюллер прокомментировал: «Космические фотоэлементы XTJ Prime намного эффективнее, чем любые предыдущие версии. Они идеально подходят для обеспечения энергией инновационных исследований, проводимых на Международной космической станции».

(boeing.com)

Новые технологии в фотоэлектрических батареях

Деградация солнечных панелей

Деградация солнечных панелей (PID) – это снижение выходной мощности PV-модулей во времени. Очень нежелательное явление, которое вызывается как внутренними, так и внешними причинами.

Деградация производительности фотоэлектрических модулей с одной стороны ожидаемый и нормальный процесс, любое оборудование рано или поздно выходит из строя. С другой стороны, экономически целесообразным является ограничение или устранение причин PID. Это позволяет снизить скорость деградации солнечных панелей и улучшить экономику проекта.

Что же вызывает и ускоряет PID-процесы в солнечных модулях?

  • Разность потенциалов между солнечным элементом и заземленной рамой модуля;
  • Воздействие влажности и температуры;
  • Производственные дефекты;
  • Недостаточная плотность ламинирующего слоя модуля.

Экономика проектов солнечных электростанций рассчитывается исходя из срока службы ФЭМ на протяжении 25-30 лет. Поэтому, значительное снижение производительности в первые годы работы СЭС становится просто катастрофой с технической и финансовой точки зрения.

PID может произойти в течение нескольких недель или даже дней после ввода СЭС в эксплуатацию. Как правило, это происходит, когда отсутствует качественное заземление (внутренняя электрическая цепь смещена в отрицательную сторону по отношению к земле). В таком случае, напряжение между рамой и ячейками модуля может вызывать «дрейф» ионов натрия из стекла к поверхности ячейки.

Ячейка обычно имеет антиотражающее покрытие из нитрида кремния (SiN). Если точечные отверстия в этом покрытии достаточно велики, чтобы позволить ионам натрия проникать в клетку, то производительность может быть непоправимо снижена. В такой ситуации, напряжение может вызвать накопление статического заряда, что также негативно влияет на производительность, хотя этот эффект обычно обратим.

Как максимально снизить вероятность возникновения PID-процессов?

Чтобы инвесторы могли довериться тому или иному производителю солнечных батарей, PVEL предлагает процедуру тестирования модулей. Она позволяет определить насколько выбранная модель ФЭМ является PID-устойчивой. Если тестирование выявляет неудовлетворительные результаты устойчивости солнечной батареи к деградации, целесообразным является применение альтернативных решений. Например, использование определенных конфигураций заземления или распределенной электроники, или замена производителя/модели PV-модуля.

Как проводится тестирование ФЭМ?

Модуль помещается в специальную камеру, где в течение двух циклов по 96 часов применяется смещённое напряжение равное максимальному системному напряжению модуля (MSV) в условиях температуры окружающей среды 85 °C и относительной влажности 85%. Эти условия температуры, влажности и смещения напряжения помогают PVEL оценить потенциально возможные механизмы деградации и отказа (рис.2).

Результаты, представленные в гистограммах, показывают снижение средней мощности для различных тестовых образцов одной модели ФЭМ. Гистограммы учитывают сравнение показателей 2020 года с историческим набором данных PVEL.

Материаловеды из МГУ научились управлять кристаллизацией перовскитных солнечных батарей

Сотрудники лаборатории новых материалов для солнечной энергетики факультета наук о материалах МГУ изучили процессы формирования светопоглощающего слоя перовскитных солнечных батарей и открыли 4 новых соединения, которые образуются на начальном этапе его кристаллизации. Результаты работы опубликованы в престижном международном журнале Chemistry of Materials.

Перовскитные солнечные батареи — новое поколение устройств, преобразующих энергию солнечного света в электричество. В настоящее время КПД таких устройств составляет более 25%, превышая рекордные значения наиболее распространённых сегодня солнечных батарей на основе поликристаллического кремния.

Кристаллы гибридного перовскита (оранжевые) и промежуточной фазы (прозрачные). Основа перовскитного солнечного элемента — тонкий слой кристаллического светопоглощающего материала — гибридного перовскита. Этот материал имеет такую же структуру, как и одноимённый минерал «перовскит», однако совсем иной химический состав. В отличие от природного минерала, имеющего химическую формулу CaTiO3, гибридные перовскиты, синтезируемые в лаборатории и используемые для солнечных батарей, состоят из органических (метиламмоний, формамидиний) и неорганических (ионы свинца, брома, йода) ионов. Поскольку такие соединения сочетают органическую и неорганическую части, их называют гибридными, а их общая формула может быть представлена как APbX3 (A = MA, FA; X = I, Br).

Химический состав гибридного перовскита определяет его свойства. Например, насколько хорошо он будет поглощать свет и насколько устойчив будет к факторам окружающей среды. Последние исследования в области перовскитных элементов показали, что использовать катион формамидиния предпочтительнее, чем катион метиламмония: получаемые на его основе перовскитные солнечные батареи обладают большей стабильностью и эффективностью.

В отличие от других светопоглощающих материалов, гибридные перовскиты имеют важное преимущество: их можно получать кристаллизацией из растворов в органических растворителях (DMF или DMSO). Несмотря на то, что количество работ, посвящённых растворным методам получения гибридных перовскитов исчисляется уже тысячами, механизм кристаллизации, критически влияющий на свойства получаемого материала, по-прежнему оставался малоизученным.

Сотрудники лаборатории новых материалов для солнечной энергетики факультета наук о материалах МГУ ранее установили, что кристаллизацией гибридного перовскита MAPbI3 из DMF можно управлять, контролируя образование промежуточных фаз, а изучение взаимодействие перовскитов с растворителями позволило сотрудникам разработать новую систему классификации растворителей.

В новой работе учёные рассмотрели все возможные составы кристаллизуемой системы — варьировали тип катиона, аниона, тип растворителя, а также соотношение исходных реагентов в растворе — и установили, какие соединения образуются в ходе кристаллизации данных систем. Отельное внимание было уделено системе с катионом формамидиния, которая в настоящее время считается наиболее перспективной для создания высокоэффективных перовскитных солнечных элементов. В ходе работы было обнаружено 4 новых промежуточных фазы с этим наиболее перспективным катионом и показаны существенные различия в пути кристаллизации в зависимости от состава раствора.

«Проведённая работа имеет важное фундаментальное значение, поскольку мы изучили пути кристаллизации для всех возможных случаев. Это позволило показать полную и завершённую картину того, какие промежуточные соединения могут образовываться при кристаллизации перовскитов с различным составом из различных растворителей. Полученные результаты имеют также и непосредственную практическую значимость. Как нами было показано ранее, путь кристаллизации напрямую обуславливает свойства получаемого материала. Благодаря нашей работе теперь стало известно, какие возможные продукты могут образоваться при получении гибридных перовскитов, и как следует выбирать состав, чтобы управлять кристаллизацией. Таким образом, рациональный выбор составов и контроль условий кристаллизации позволят получить более стабильные и более эффективные перовскитные солнечные батареи», — рассказал руководитель исследования Алексей Тарасов, кандидат химических наук, заведующий лабораторией новых материалов для солнечной энергетики факультета наук о материалах и старший научный сотрудник химического факультета МГУ.

Отдельно стоит отметить, что в работе принял участие студент 4 курса факультета наук о материалах Совместного университета МГУ-ППИ в Шэньчжэне Ли Юймао. Это уже вторая опубликованная работа в области перовскитных солнечных элементов, выполненная при участии студентов ФНМ Совместного университета МГУ-ППИ в Шэньчжэне.

Работа поддержана грантом Российского научного фонда.

Новая конструкция солнечной панели использует энергию впустую для производства воды из воздуха

Мишель Старр/CNET

При производстве зеленой энергии солнечные панели обычно выделяют избыточное тепло, которое не используется.Но с новой инновационной конструкцией ученые нашли способ использовать эти драгоценные остатки, чтобы дать производителям энергии вторую цель: добывать воду из воздуха.

По сути, автономная система укладывает солнечные панели на специальный гель, способный собирать находящиеся в воздухе водяные пары. Как только избыточное тепло, исходящее от панелей, касается геля, вещество выпускает нечто вроде тумана в металлическую коробку. Внутри этого контейнера газ конденсируется в капли воды.

Целью команды является обеспечение дешевой, чистой и автономной энергией и водой жителей отдаленных и особенно районов с засушливым климатом.

«Наша цель — создать интегрированную систему экологически чистой энергии, воды и производства продуктов питания, особенно часть нашего проекта, связанную с созданием воды, которая отличает нас от существующей агрофотоэлектрической энергии», — Пэн Ван, инженер-эколог из King Abdullah. Об этом говорится в сообщении Университета науки и технологий Саудовской Аравии. Ван является старшим автором исследования изобретения, опубликованного во вторник в журнале Cell Reports Physical Science.

Полностью нарисованная схема системы солнечных батарей команды.

Рэньюань Ли

Производя h3O почти по требованию, эти панели решают несколько насущных проблем со здоровьем во всем мире. В отчете Our World In Data за 2019 год указано, что небезопасная вода приводит к поразительным 1,23 миллионам смертей в год, особенно среди тех, кто живет в бедности. А по состоянию на 2020 год, отмечает сайт, каждый четвертый человек по-прежнему не имел доступа к чистой питьевой воде.

Кроме того, климатический кризис привел к резкому повышению риска засухи в более засушливых регионах, что напрямую угрожает методам ведения сельского хозяйства.В конце прошлого года Организация Объединенных Наций привлекла внимание к уничтожению урожая на Мадагаскаре в результате сильной засухи и даже предположила, что это бедствие может привести к самому первому в мире голоду, вызванному изменением климата.

«Обеспечение того, чтобы каждый человек на Земле имел доступ к чистой воде и доступной экологически чистой энергии, является частью Целей устойчивого развития, установленных Организацией Объединенных Наций», — сказал Ван. «Я надеюсь, что наш проект может представлять собой децентрализованную систему электроснабжения и водоснабжения для освещения домов и полива сельскохозяйственных культур.»

Сбор переносимой по воздуху воды

Система солнечных панелей Ванга состоит из нескольких слоев. 

Сначала солнечная панель помещается поверх гидрогеля, вещества, известного своей способностью удерживать воду. Например, контактные линзы также изготавливаются из гидрогеля. . Мягкий, гибкий, похожий на пластик материал помогает сохранять пленку на линзе влажной, благодаря чему ваши глаза не раздражаются. 

Для своего изобретения исследователи разработали особый тип гидрогеля, который может поглощать водяной пар. от окружающего воздуха, задержать его, затем, при нагревании, отпустить.Источником тепла в этом случае является избыточная, обычно «растраченная» энергия солнечных батарей.

При нагревании гель начинает выделять водяной пар, а большой металлический ящик под ним собирает газ и конденсирует его в настоящие капли воды. В качестве бонуса в исследовании говорится, что гидрогель увеличивает эффективность солнечной панели почти на 10%. Это связано с тем, что, поглощая избыточное тепло панелей, они понижают их температуру.

Для подтверждения принципа исследователи построили прототип своей системы и запустили ее в действие в течение двух недель в Саудовской Аравии во время очень жаркой погоды.

Прототип фотоэлектрических панелей команды.

Рэньюань Ли

Солнечная панель размером примерно с классную парту, которую они использовали, генерировала в общей сложности 1519 ватт-часов электричества, что, для контекста, достаточно для того, чтобы проехать на Тесле семь миль. Он также создал около двух литров воды из воздуха.

Эти два литра были использованы для полива 60 семян шпината, посаженных в пластиковый ящик.По словам исследователей, 57 из 60 проросли и выросли до обычных 7 дюймов (18 сантиметров). Затем Ван и его коллеги намерены расширить свою модель, чтобы она могла производить еще больше электроэнергии и воды.

Полив растений капельным способом на основе водяного пара.

Рэньюань Ли

«Часть населения мира до сих пор не имеет доступа к чистой воде или экологически чистой энергии, и многие из них живут в сельских районах с засушливым или полузасушливым климатом», — сказал Ван.«Наш проект делает воду из воздуха, используя чистую энергию, которая была бы потрачена впустую, и подходит для децентрализованных небольших ферм в отдаленных местах, таких как пустыни и океанические острова».

Получить информационный бюллетень CNET Now

Оживите свою светскую беседу последними техническими новостями, продуктами и обзорами.Доставили в будние дни.

Революционным новым солнечным панелям не нужен солнечный свет для выработки энергии

Идея солнечных батарей, которым не нужен солнечный свет, может показаться безумной, но она не совсем невозможна. Являясь краеугольным камнем революции, направленной на то, чтобы дать людям больше чистой энергии, солнечные панели стали одним из лучших вариантов. Однако у этих проводников энергии есть один фатальный недостаток. Им требуется прямой солнечный свет для создания энергии.Что, если бы мы могли устранить этот недостаток? Это была идея AuREUS, новой солнечной панели, которая не использует прямой солнечный свет для выработки энергии.

Этим солнечным панелям не нужен солнечный свет для выработки электроэнергии

Но как сделать солнечные панели, которые не зависят от солнечного света? Ну, вы не знаете. По крайней мере, не совсем. Вместо этого вы делаете солнечные панели, которые могут питаться ультрафиолетовыми лучами Солнца, которым облака не препятствуют.

Карви Эрен Мэйг — студент Университета Мапуа на Филиппинах.Для создания панелей Майг использовал люминесцентные частицы из фруктовых и овощных отходов. Это те самые частицы, которые поглощают ультрафиолетовые лучи Солнца и превращают их в видимый свет. Используя подобные частицы, Мейг создал солнечную пленку, способную улавливать ультрафиолетовые лучи. Затем пленка преобразует лучи в видимый свет, который используется для выработки энергии.

Гениальная идея, которая помогает сократить еще больше отходов по всему миру. Кроме того, поскольку он не зависит от прямого солнечного света, он может продолжать генерировать энергию, даже когда на улице облачно.Нынешний прототип представляет собой панель размером 3 на 2 фута, установленную в окне квартиры Мэйг. Однако он способен генерировать достаточно электроэнергии, чтобы заряжать два телефона каждый день. Майг говорит, что при расширении он полагал, что это позволит зданиям полностью работать от собственного электричества.

Расширение использования возобновляемых источников энергии

Источник изображения: Apple

Что действительно интересно в солнечных панелях, которым не нужен солнечный свет, так это масштабируемость. Панель, похожая на пленку, которую создал Мэйг, является гибкой.Он сделан из смолы и, возможно, даже может быть нанесен на предметы одежды. Идея была настолько хороша, что в 2020 году она получила награду за устойчивое развитие от Фонда Джеймса Дайсона.

Поскольку солнечная пленка очень гибкая, она оставляет больше возможностей для большего количества новаторов, чтобы активизироваться и найти новые применения. Даже базовая конструкция, которую использовал Мэйг, может оказаться полезной, поскольку для сбора электричества вам потребуется всего лишь наклеить пленку на окно. Это означает меньше беспокойства о том, что дорогие солнечные панели находятся на вашей крыше или что вам нужно установить их каким-либо другим способом.Мы могли бы даже увидеть его установленным в автомобилях, дающим новые средства создания энергии для электромобилей.

Солнечные панели на продажу | Купить солнечные панели онлайн

Генерируйте чистую возобновляемую электроэнергию для своего дома, бизнеса, морского судна или RV, используя солнечные панели от EcoDirect! Расположенная недалеко от Сан-Диего, штат Калифорния, компания EcoDirect продает солнечные панели онлайн и предлагает варианты вызова для местных клиентов. Чтобы определить размер, позвоните нам по телефону 888-899-3509 x1.

Солнечные панели

Солнечные панели преобразуют солнечный свет в возобновляемую электроэнергию. Они бывают всех форм и размеров, от прочных тонкопленочных солнечных панелей до жестких кристаллических солнечных панелей в алюминиевом каркасе. Большинство продаваемых солнечных панелей имеют 25-летнюю гарантию на выходную мощность, поэтому вы можете быть уверены, что ваши инвестиции окупятся в будущем. У нас есть солнечные панели от крупных производителей, включая Canadian Solar, SolarWorld USA, Silfab, Panasonic и LG Solar Panels.

Зачем инвестировать в солнечную энергию?

Инвестиции в солнечную энергию для вашего дома или бизнеса сегодня защищают вас от повышения тарифов коммунальными компаниями и фиксируют ваши тарифы на электроэнергию. Правильный тип солнечной батареи также может обеспечить вас энергией во время отключения электроэнергии. Затраты на использование солнечной энергии продолжают снижаться, и с доступными вариантами финансирования домашние солнечные батареи стали тем, что может себе позволить каждый домовладелец.

Как мне начать?

Solar относительно проста, но поначалу может показаться ошеломляющей.Если вы думаете о покупке солнечных батарей, но не знаете, с чего начать, позвоните нашим специалистам по солнечной энергетике по телефону 888-899-3509 x1. Они проведут вас через процесс определения размера солнечной батареи и позаботятся о том, чтобы у вас были все необходимые детали для вашего дома. Если вы житель Южной Калифорнии, они даже могут помочь вам найти местного установщика. Мы также предлагаем готовые комплекты солнечных панелей для обычных применений.

Об EcoDirect

Мы являемся интернет-магазином солнечных батарей, аксессуаров для солнечных батарей и продуктов для повышения энергоэффективности, расположенных в северной части округа Сан-Диего.Если вы находитесь в районе Южной Калифорнии и хотите забрать заказ или просто зайти поздороваться, позвоните нам по телефону 888-899-3509.

Что нового в Solar Tech на 2021 год?

С момента подписания 21 декабря 2020 года законопроекта о сокращении расходов перспективы солнечной энергетики никогда не выглядели так радужно. Благодаря законопроекту, предусматривающему выделение более 35 миллиардов долларов на сектор чистой энергетики, потребители могут рассчитывать на серьезные улучшения солнечных технологий в течение 2021 года.

 

Домовладельцы, желающие перейти на солнечную энергию в этом году, смогут воспользоваться самыми доступными ценами, когда-либо существовавшими на рынке, а также самыми качественными и самыми эффективными панелями из когда-либо созданных! Итак, давайте посмотрим, какие новые технологии мы можем ожидать в солнечной промышленности в 2021 году!

Самые эффективные панели на сегодняшний день…

 

Конкуренция выше, чем когда-либо, компании, занимающиеся солнечными технологиями, работают день и ночь, чтобы предоставить производителям проекты самых эффективных панелей, которые когда-либо появлялись на рынке.В 2015 году SunPower выпустила панель x-series-x22 с невероятным КПД 22%. Эта единственная панель может преобразовывать чуть более ⅕ солнечного света, который она получает, в электричество. Эта мощная панель была революционной в то время, но у нее были свои недостатки. Поскольку она была на несколько процентов более эффективной, чем следующая по величине панель, она также была одной из самых дорогих солнечных панелей на рынке.

 

С 2015 года компании и производители, работающие в области солнечных технологий, стремились преодолеть отметку в 22%.Компания Oxford PV, специализирующаяся на солнечных технологиях, разработала солнечные элементы, которые преобразуют более 28% получаемого ими солнечного света в электричество. Они обнаружили, что покрытие традиционных солнечных элементов тонким слоем кристаллического материала, называемого перовскитом, может увеличить выработку электроэнергии. Слой перовскита позволяет солнечным элементам поглощать большую часть солнечного спектра, чем традиционная кремниевая панель. Проблема в том, что они еще не выпустили на рынок целую панель, покрытую этим материалом.

 

Тем не менее, компания надеется, что сможет производить и производить функционирующие панели, которые будут доступны для компаний, занимающихся установкой солнечных батарей по всему миру.Если эта технология окажется такой же успешной, как и ее первоначальные испытания, домовладельцы и предприятия, желающие перейти на солнечную энергию в 2021 году, могут извлечь выгоду из самых эффективных панелей!

Перовскит (слева) и кремний (справа)

Самые доступные панели на данный момент…

 

Поскольку Wood Mackenzie и SEIA еще не опубликовали официальных данных об установке, трудно точно определить, сколько солнечных систем было установлено в жилых домах. в 2020 году. Однако не секрет, что 2020 год стал важным годом для солнечной индустрии! Процветая во время изнурительной пандемии, домовладельцы должны быть рады видеть еще большее распространение солнечной энергии в 2021 году.По мере увеличения спроса на солнечную энергию сектор солнечной энергетики должен будет расти. Это означает, что страну охватят десятки и даже сотни новых солнечных компаний. Хотя это может быть не самой лучшей новостью для старых солнечных компаний, это отличная новость для домовладельцев, заинтересованных в переходе на солнечную энергию.

 

Постоянное усиление конкуренции приведет к падению цен на солнечную систему, что сделает 2021 год самым дешевым годом для перехода на солнечную энергию! Чтобы лучше понять падение цен на солнечную энергию из года в год, давайте взглянем на 2019 и 2020 годы.В 2019 году средняя стоимость ватта солнечной энергии составляла 1,41 доллара. В прошлом году эта цифра упала до 1,33 доллара. Восемь центов могут показаться не такими уж большими, но когда вы подставляете эти данные к среднему размеру системы в 6000 Вт (8460 долларов в 2019 году против 7980 долларов в 2018 году), вы получаете снижение цены почти на 500 долларов с 2019 по 2020 год. снижалась каждый год в течение последнего десятилетия, а это означает, что в 2021 году цены обязательно упадут. Чтобы сделать ситуацию еще лучше, федеральная налоговая льгота была возобновлена ​​и останется на уровне 26% в течение следующих двух лет.Это означает, что 2021 год будет самым дешевым годом для перехода на солнечную энергию!

А как насчет резервных батарей на солнечных батареях в 2021 году…

 

В связи с тем, что перебои в электроснабжении становятся все более частыми, чем когда-либо, десятки тысяч домовладельцев вложили средства в системы резервных батарей на солнечных батареях, которые могут резервировать избыточную солнечную энергию для замены громоздких генераторов. К сожалению, эти резервные батареи дороги и неэффективны.

 

Например, для обеспечения электроэнергией среднего дома во время отключения электроэнергии домовладельцу потребуется приобрести несколько резервных батарей.Типичная солнечная батарея стоит от 5000 до 7000 долларов, а это означает, что домовладельцу придется инвестировать 15000 долларов, чтобы получить эту дополнительную услугу. Хотя цены должны снижаться по мере увеличения спроса в обычных штатах с отключенным электричеством, технологии еще предстоит пройти долгий путь, прежде чем она станет рентабельной.

 

Ожидайте, что Tesla Powerwall будет становиться все более популярным, а бренды, работающие с солнечными технологиями, будут выпускать свои первые версии резервных солнечных батарей.

Инновационные и футуристические солнечные устройства…

 

Теперь, когда мы лучше понимаем, как цены и эффективность солнечных панелей повлияют на цены и эффективность солнечных панелей в 2021 году, давайте взглянем на некоторые из новейших и лучших солнечных технологий, которые разрабатываются. или, вероятно, появится на рынке в ближайшие годы.

 

Solar Skin  – Solar Skin — это развивающаяся технология, созданная двумя инженерами Массачусетского технологического института, которая позволяет домовладельцам настраивать внешний вид своих панелей. Вместо эстетически неприятных черных панелей на крышах домовладельцы теперь могут смешивать свои панели с черепицей, добавлять узоры и даже включать искусство в свой солнечный дизайн!

Солнечная ткань   – Солнечная ткань впервые станет частью нашей повседневной одежды.Благодаря тому, что каждое волокно поглощает энергию солнца, солнечная ткань позволяет своему владельцу производить электричество для зарядки телефона, согревания и доступа к энергии на ходу.

Портативная солнечная батарея   – Переносные солнечные батареи не являются новой технологией ни по каким стандартам. Однако эти портативные панели становятся все более мощными и доступными для повседневного потребителя. Портативная солнечная энергия позволяет пользователям наслаждаться электричеством вне сети.

Солнечные океанские фермы . Все мы знакомы с современными огромными солнечными фермами в пустыне, но большая часть населения не знает, что солнечные океанские фермы находятся в разработке.Эти плавучие острова солнечных батарей смогут производить огромное количество энергии и играть большую роль в развитии возобновляемых источников энергии по всему миру.

Автомобиль на солнечных батареях  . По мере того, как солнечная энергия становится все более эффективной и компактной, некоторые производители электромобилей стремились встроить панели в крыши своих автомобилей. Некоторые компании пошли еще дальше и даже сделают солнечную энергию одной из главных особенностей своего автомобиля. Например, в 2021 году Aptera выпустит автомобиль, который будет использовать солнечную энергию, чтобы дать водителю дополнительные 40 миль пробега в день!

Солнечные шумозащитные барьеры   — Чтобы предотвратить неприятный транспортный шум, Министерство энергетики США стремится превратить 3000 миль шумозащитных барьеров на шоссе в возобновляемый источник энергии.Новые структуры будут включать солнечные батареи в стены, блокирующие шум, которые, по прогнозам, будут производить достаточно электроэнергии для питания 37 000 домов.

Солнечная энергия ночью  – Как мы все знаем, солнечные панели не могут генерировать электричество ночью. Исследователи из Калифорнийского университета утверждают, что обнаружили новый солнечный элемент, способный вырабатывать электроэнергию в ночное время. Хотя он производит только около четверти энергии, которую солнечная батарея производит в течение дня, она привносит в солнечную энергию изменяющие возможности отрасли.

Солнечная энергия в космосе –  Исследователи работают над разработкой технологии, которая позволила бы передавать энергию, вырабатываемую солнечными панелями на спутниках, обратно на Землю с помощью микроволновой энергии. Благодаря первоначальным исследованиям этот метод солнечной энергии оказался значительно более эффективным, чем панели на земле. Он не только избегает любых погодных опасностей и облаков, но и способен оставаться под концентрированным солнечным светом в течение более длительного периода времени.

Переход на солнечную энергию в 2021 году

 

При таком большом количестве достижений в области солнечных технологий самое время перейти на солнечную энергию! Здесь, в Blue Raven Solar, наши клиенты пользуются всеми преимуществами владения солнечной системой.

 

Если вы хотите узнать больше о том, как солнечная энергия может повлиять на ваш счет за электроэнергию, окружающую среду и стоимость дома, загрузите нашу бесплатную электронную книгу, нажав здесь.

Дополнительная солнечная панель извлекает воду из воздуха без потребления электроэнергии

Система использует разницу температур днем ​​и ночью для извлечения воды из воздуха, при этом немного увеличивая выработку электроэнергии за счет охлаждения солнечных панелей

Окружающая обстановка 1 марта 2022 г.

Майкл Ле Пейдж

Прототип устройства для сбора воды

Renyuan Li

Трехмесячные испытания в Саудовской Аравии показали, что дополнительная система с солнечными панелями может собирать воду без использования электричества, используя дневное и ночное нагревание и охлаждение солнечных панелей.На самом деле, система немного повышает эффективность выработки электроэнергии панелями, сохраняя их более холодными.

«Я уверен, что система может быть изготовлена ​​экономично», — говорит Пэн Ван из Университета науки и технологий Короля Абдуллы. «Мы рассчитываем на сотрудничество с потенциальными промышленными партнерами, чтобы ускорить этот процесс».

В новом подходе используется слой гидрогеля, помещенный под каждую фотогальваническую панель и заключенный в металлический корпус. Ночью коробка открыта, чтобы воздух пустыни проходил через нее, где гидрогель поглощает водяной пар.

Присоединяйтесь к нам на умопомрачительном фестивале идей и впечатлений. New Scientist Live становится гибридным, с личным мероприятием в Манчестере, Великобритания, которым вы также можете насладиться, не выходя из собственного дома, с 12 по 14 марта 2022 года . Узнать больше.

Днем ящик закрыт. Солнце нагревает солнечную панель и, следовательно, гидрогель под ней, заставляя воду испаряться из геля. Влажность в закрытом ящике становится настолько высокой, что вода конденсируется на металле и ее можно слить из ящика.

Во время испытаний, с мая по июнь 2021 года, небольшой прототип системы производил 0,6 литра воды на квадратный метр солнечной панели в день.

Основная идея не нова. Несколько других команд разработали сборщики воды, которые также используют перепады температуры днем ​​и ночью. Но Ван говорит, что его команда первой создала интегрированную систему, которая извлекает воду и одновременно вырабатывает электричество.

Одним из преимуществ использования надстройки является то, что не требуется дополнительной земли. Во-вторых, выработка электроэнергии немного увеличилась — почти на 2 процента — потому что передача тепла гидрогелю и блоку сбора воды охлаждает солнечные панели.Высокие температуры снижают эффективность солнечных батарей.

Охлаждающий эффект можно усилить, оставив контейнер для конденсата открытым в течение дня. Хотя это останавливает добычу воды, в ходе испытаний это увеличило выработку электроэнергии на 10 процентов. Ван предполагает создание гибких систем, которые могли бы переключаться между добычей воды и более высокой выработкой электроэнергии солнечными панелями по мере необходимости.

Во время эксперимента команда использовала воду из панели для орошения небольшого участка растений.Ван надеется, что крупномасштабные системы смогут одновременно производить пищу, воду и электричество.

Тем не менее, дизайн все еще находится на ранней стадии. Во время испытания команда вручную открывала и закрывала ящики для конденсата. Гидрогель также несколько испортился, поэтому необходим более устойчивый водопоглощающий материал, говорит Ван.

Компания Sundrop Farms уже использует солнечную энергию для выращивания томатов в пустынном районе Австралии. Однако его тепличная система полагается на эту мощность для опреснения морской воды, перекачиваемой с близлежащего побережья.

Ссылка на журнал: Cell Reports Physical Science , DOI: 10.1016/j.xcrp.2022.100781

 

Дополнительные сведения по этим темам:

Новейшие технологии солнечной энергетики, Что такое новейшие солнечные панели и солнечные инверторы

Солнечные технологии претерпели значительные изменения с тех пор, как они впервые появились в 1960-х годах. В то время как ранее солнечная фотоэлектрическая энергетика (PV) считалась делом будущего, сегодня технологические прорывы обеспечили огромный рост отрасли.

Ряд новых разработок в области солнечных фотоэлектрических технологий также обещает внести свой вклад в успех отрасли.

Достижения в технологии солнечных батарей

Исследователи долго искали способы повысить эффективность и рентабельность солнечных элементов — жизненной силы солнечных фотоэлектрических систем. Солнечная фотоэлектрическая батарея состоит из сотен, а иногда и тысяч солнечных элементов, которые по отдельности преобразуют лучистый солнечный свет в электрические токи. Средний солнечный элемент имеет КПД примерно 15%, что означает, что почти 85% солнечного света, попадающего на них, не преобразуется в электричество.Таким образом, ученые постоянно экспериментируют с новыми технологиями, чтобы улучшить улавливание и преобразование света.

Светочувствительные наночастицы. Недавно группа ученых из Университета Торонто представила новый тип светочувствительных наночастиц, называемых коллоидными квантовыми точками, которые, по мнению многих, станут менее дорогим и более гибким материалом для солнечных элементов. В частности, в новых материалах используются полупроводники n-типа и p-типа, но такие, которые действительно могут работать на открытом воздухе.Это уникальное открытие, поскольку предыдущие конструкции не могли работать на открытом воздухе и, следовательно, не имели практического применения на рынке солнечной энергии. Исследователи из Университета Торонто обнаружили, что материалы n-типа связываются с кислородом — новые коллоидные квантовые точки не связываются с воздухом и поэтому могут сохранять свою стабильность снаружи. Это помогает увеличить поглощение лучистого света. Было обнаружено, что панели, использующие эту новую технологию, на восемь процентов эффективнее преобразовывают солнечный свет.

Арсенид галлия. Исследователи из Имперского колледжа в Лондоне считают, что они открыли новый материал — арсенид галлия — который может сделать солнечные фотоэлектрические системы почти в три раза более эффективными, чем существующие продукты на рынке. Солнечные элементы называются «ячейками с тройным соединением», и они намного эффективнее, потому что их можно химически изменить таким образом, чтобы оптимизировать улавливание солнечного света. В модели используется оконная шторка с сенсорным управлением, которая может отслеживать солнечный свет вместе со «световыми трубками», которые направляют свет в систему.

Достижения в области накопления энергии

Еще одним важным направлением деятельности ученых является поиск новых способов хранения энергии, производимой солнечными фотоэлектрическими системами. В настоящее время электричество в значительной степени является ресурсом типа «используй или потеряй», при котором после того, как оно вырабатывается солнечной фотоэлектрической системой (или любым источником топлива), электричество поступает в сеть и должно быть немедленно использовано или потеряно. Поскольку солнечный свет не светит двадцать четыре часа в сутки, это означает, что большинство солнечных фотоэлектрических систем удовлетворяют потребности в электричестве только часть дня — в результате теряется много электроэнергии, если она не используется.На рынке есть ряд аккумуляторов, которые могут хранить эту энергию, но даже самые высокотехнологичные из них довольно неэффективны; они также дороги и имеют довольно короткий срок годности, что делает их не самыми привлекательными вариантами для коммунальных предприятий и потребителей. Вот почему ученые изучают различные способы хранения этого электричества, чтобы его можно было использовать по требованию.

Технология хранения расплавленной соли. Компания Novatec Solar недавно ввела в эксплуатацию многообещающее решение для хранения энергии для солнечных фотоэлектрических систем с использованием технологии хранения расплавленной соли.В этом процессе используются неорганические соли для передачи энергии, вырабатываемой солнечными фотоэлектрическими системами, в солнечную тепловую с использованием теплоносителя, а не масел, как в некоторых системах хранения. В результате солнечные электростанции могут работать при температурах выше 500 градусов по Цельсию, что приведет к гораздо более высокой выходной мощности. Это означает, что затраты на хранение солнечной энергии будут значительно снижены, и коммунальные предприятия смогут, наконец, использовать солнечные электростанции в качестве станций базовой нагрузки, а не для удовлетворения пикового спроса в дневное время.

Солнечная панель со встроенной батареей. В рамках проекта, финансируемого Министерством энергетики США, исследователи из Университета штата Огайо недавно объявили, что создали аккумулятор, который на 20% эффективнее и на 25% дешевле, чем что-либо на рынке сегодня. Секрет конструкции заключается в том, что перезаряжаемая батарея встроена в саму солнечную панель, а не работает как две автономные системы. По словам ученых, объединив их в одну систему, они могут снизить затраты на 25% по сравнению с существующими продуктами.

Достижения в производстве солнечных элементов

Еще одна область, которая сделала солнечные фотоэлектрические технологии непомерно дорогими по сравнению с традиционными источниками топлива, — это производственный процесс. Ученые также сосредоточены на способах повышения эффективности производства солнечных компонентов.

Хлорид магния. Хотя более девяноста процентов представленных сегодня на рынке солнечных панелей состоят из кремниевых полупроводников, являющихся ключевым компонентом для преобразования солнечного света в электричество, многие считают, что следующее поколение солнечных панелей будет производиться по тонкопленочной технологии, в которой используются узкие покрытия из теллурида кадмия. в солнечных элементах — эта технология обещает стать гораздо более дешевым и эффективным способом использования фотоэлектрического процесса.Одним из основных препятствий для тонкопленочных элементов из теллурида кадмия является то, что они становятся очень нестабильными в процессе производства, в котором в настоящее время используется хлорид кадмия. Исследователи разработали новый, безопасный и, казалось бы, недорогой способ преодолеть это препятствие, используя материал, называемый хлоридом магния, вместо хлорида кадмия. Хлорид магния извлекается из морской воды, богатого ресурса, что делает ресурс очень дешевым, а также нетоксичным. Замена производственного процесса этим материалом обещает повысить эффективность этих солнечных элементов с двух до пятнадцати процентов.

Новые солнечные приложения

Когда большинство людей думают о солнечных фотоэлектрических системах, они представляют их на крышах или в промышленном масштабе. Но исследователи изучают ряд нетрадиционных применений солнечной энергии, которые могут изменить отрасль.

Солнечные дороги. Ученые изучают способы покрытия автомагистралей и дорог солнечными панелями, которые затем будут использоваться для передачи больших объемов электроэнергии в сеть. Это помогло бы преодолеть серьезный барьер для солнечной энергетики в промышленных масштабах, которая, по словам оппонентов, угрожает занять слишком много земли.Солнечные дороги уже появились в Нидерландах.

Плавающая солнечная батарея. Еще один способ решить проблемы землепользования, связанные с широкомасштабной солнечной энергетикой, — это возведение солнечных электростанций на воде, поскольку более 70% поверхности Земли покрыто водой. Некоторые исследователи, в том числе французская фирма Ciel et Terre, экспериментируют с этой технологией. У компании есть проекты, созданные во Франции, Японии и Англии, а также в других частях мира, которые также осуществляют пилотные проекты, включая проект в Индии и Калифорнии в США.С.

Солнечная энергия космического базирования. Ученые возрождают технологию, впервые испытанную более сорока лет назад, в которой космические спутники улавливают солнечный свет и преобразуют его в микроволновую энергию, которая затем передается обратно на Землю. Этот тип технологии обещает захват значительно большего количества солнечного света (почти девяносто процентов), поскольку спутники можно расположить так, чтобы оптимизировать захват света круглосуточно. Индия, Китай и Япония сейчас вкладывают значительные средства в эти технологии.

Главная | Солнечная энергия | Ветер | Возобновляемый | Невозобновляемые ресурсы | Вне сети | Старый рост | О нас и конфиденциальности

Copyright © altenergy.org Все права защищены.

Новые фотоэлектрические материалы, разработанные учеными из Стэнфорда для сверхтонких и легких солнечных панелей

Солнечные элементы из дихалькогенида переходного металла на гибкой полиимидной подложке. Кредит: Куша Нассири Назиф

Новые ультратонкие фотогальванические материалы могут в конечном итоге использоваться в мобильных приложениях, от носимых устройств и датчиков с автономным питанием до легких самолетов и электромобилей.

В гелиоэнергетике идет гонка по созданию практически невероятно тонких и гибких солнечных панелей. Инженеры представляют себе их использование в мобильных приложениях, от носимых устройств и датчиков с автономным питанием до легких самолетов и электромобилей. На этом фоне исследователи из Стэнфордского университета добились рекордной эффективности в многообещающей группе фотогальванических материалов.

Главным из преимуществ этих дихалькогенидов переходных металлов, или TMD, является то, что они поглощают сверхвысокие уровни солнечного света, падающего на их поверхность, по сравнению с другими солнечными материалами.

«Представьте себе автономный дрон, который питается от солнечной батареи на крыле, которая в 15 раз тоньше листа бумаги», — сказал Куша Нассири Назиф, доктор электротехники в Стэнфорде и соавтор опубликованного исследования. в выпуске Nature Communications от 9 декабря. «Это обещание TMD».

Схема устройства в разрезе. Кредит: Куша Нассири Назиф

Поиск новых материалов необходим, потому что правящий король солнечных материалов, кремний, слишком тяжелый, громоздкий и жесткий для приложений, где преобладают гибкость, легкий вес и высокая мощность, таких как носимые устройства и датчики или аэрокосмические и электрические транспортные средства. .

«Сегодня кремний составляет 95 процентов рынка солнечной энергии, но он далек от совершенства. Нам нужны новые материалы, легкие, гибкие и, честно говоря, более экологичные», — сказал Кришна Сарасват, профессор электротехники и старший автор статьи.

Конкурентная альтернатива

Несмотря на то, что TMD открывают большие перспективы, на сегодняшний день исследовательские эксперименты изо всех сил пытались превратить более 2 процентов солнечного света, который они поглощают, в электричество. Для кремниевых солнечных панелей это число приближается к 30 процентам.Чтобы широко использоваться, TMD должны закрыть этот пробел.

Новый стэнфордский прототип достигает КПД преобразования энергии 5,1%, но авторы прогнозируют, что они могут практически достичь КПД 27% после оптической и электрической оптимизации. Эта цифра была бы на уровне лучших солнечных панелей на рынке сегодня, включая кремний.

Стэнфордский профессор электротехники Кришна Сарасват (слева) и аспирант Куша Нассири Назиф. Кредит: Марк Голден

Более того, прототип реализовал в 100 раз большее отношение мощности к весу, чем все когда-либо разработанные TMD.Это соотношение важно для мобильных приложений, таких как дроны, электромобили и возможность заряжать экспедиционное оборудование на ходу. Если посмотреть на удельную мощность — меру выходной электрической мощности на единицу веса солнечного элемента — прототип произвел 4,4 Вт на грамм, что является конкурентоспособным с другими современными тонкопленочными солнечными элементами, включая другие экспериментальные прототипы.

«Мы думаем, что можем увеличить это критическое соотношение еще в десять раз за счет оптимизации», — сказал Сарасват, добавив, что они оценивают практический предел своих ячеек TMD как впечатляющие 46 Вт на грамм.

Дополнительные преимущества

Их самым большим преимуществом, однако, является их замечательная тонкость, которая не только сводит к минимуму использование материалов и стоимость, но также делает солнечные элементы TMD легкими и гибкими и способными принимать неправильные формы — крышу автомобиля, крыло самолета или человеческое тело. . Команда из Стэнфорда смогла создать активный массив толщиной всего несколько сотен нанометров. Массив включает в себя фотоэлектрический диселенид вольфрама TMD и контакты из золота, покрытые слоем проводящего графена толщиной всего в один атом.Все это зажато между гибким, похожим на кожу полимером и антибликовым покрытием, улучшающим поглощение света.

В полностью собранном виде ячейки TMD имеют толщину менее шести микрон, что примерно равно толщине легкого офисного мешка для мусора. Чтобы достичь толщины одного листа бумаги, потребуется 15 слоев.

Несмотря на то, что тонкость, малый вес и гибкость сами по себе являются весьма желательными целями, TMD обладают и другими техническими преимуществами. Они стабильны и надежны в долгосрочной перспективе.И в отличие от других претендентов на тонкопленочную корону, TMD не содержат токсичных химических веществ. Они также биосовместимы, поэтому их можно использовать в носимых устройствах, требующих прямого контакта с кожей или тканями человека.

Многообещающее будущее

Многим преимуществам TMD противостоят определенные недостатки, в основном связанные с техническими сложностями массового производства. Процесс переноса ультратонкого слоя TMD на гибкий поддерживающий материал часто повреждает слой TMD.

Алвин Даус, который был соавтором исследования вместе с Нассири Назифом, разработал процесс переноса, который прикрепляет тонкие солнечные батареи TMD к гибкой подложке. Он сказал, что эта техническая проблема была серьезной. Один из шагов заключался в переносе слоя атомарно тонкого графена на гибкую подложку толщиной всего в несколько микрон, объяснил Даус, который был докторантом в исследовательской группе Эрика Попа в Стэнфорде, когда проводилось исследование. Сейчас он старший научный сотрудник RWTH Ахенского университета в Германии.

В результате этого сложного процесса TMD полностью внедряется в гибкую подложку, что обеспечивает большую долговечность. Исследователи проверили гибкость и надежность своих устройств, согнув их вокруг металлического цилиндра толщиной менее трети дюйма.

«Мощные, гибкие и долговечные TMD — новое многообещающее направление в солнечных технологиях», — заключил Нассири Назиф.

Ссылка: «Гибкие солнечные элементы на основе дихалькогенида переходного металла с высокой удельной мощностью», Куша Нассири Назиф, Алвин Даус, Джихо Хонг, Найен Ли, Сэм Вазири, Аравинд Кумар, Фредерик Нитта, Мишель Э.Чен, Сиаваш Кананян, Раисул Ислам, Кван-Хо Ким, Джин-Хонг Парк, Ада С.Ю. Пун, Марк Л. Бронгерсма, Эрик Поп и Кришна С. Сарасват, 9 декабря 2021 г., Nature Communications .
DOI: 10.1038/s41467-021-27195-7

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.