Эти цветные стёкла могут понизить цена солнечной энергии до 1-го бакса за ватт (Kevin Bullis/MIT).
О том, что красители могут "впитывать" свет, и что на этом их свойстве можно строить солнечные батареи разных типов, — учёные знают издавна. Фактически, такие фотоэлектрические панели есть и повсевременно развиваются (свежайший пример — здесь). Но новый подход подразумевает применение красителей не для выработки энергии, а в качестве "промежного звена", направляющего фотоны на обыденную, неорганическую солнечную панель.
Исследователи из MIT нанесли на плоское стекло узкий слой из нескольких органических красителей, подобрав их таким макаром, что появился увлекательный эффект. Красители всасывали свет и источали его вновь, но так, что он направлялся в толщу материала и за счёт неоднократных внутренних отражений добегал до торца стеклянного листа.
Направьте внимание на торцевые грани стеклянных концентраторов. Они смотрятся ярче лицевой стороны. И неслучайно: конкретно сюда новое устройство переправляет свет, упавший на поверхность листа (фото Donna Coveney/MIT).
Таким макаром, стеклянная панель выступала в роли волновода. При всем этом удалось достигнуть высочайшей степени концентрации света: ведь площадь "сбора" излучения Солнца соответствовала площади "окна", а размеры солнечных батарей оказывались в сотки раз меньше.
Создатели работы молвят, что похожие опыты с концентраторами на базе красителей учёные ставили и ранее, но не могли разобраться с рядом заморочек, а именно — недолговечностью нужных красителей и повторным поглощением света ими же, на долгом пути излучения через толщу стеклянного листа.
Бальдо со товарищи решили эти трудности оковём подбора веществ. При всем этом применённые красители поглощают свет на одной частоте, а источают — на приметно хорошей. Таким методом было исключено повторное поглощение бегущих к краю стекла фотонов (подробности — в статье в Science).
По идеологии это, к слову, очень похоже на голографическую солнечную батарею, но устроено проще и эффективнее.
К тому же этот принцип позволяет строить обыкновенные солнечные батареи с расширенным спектром воспринимаемых волн. Так, учёные разработали "бутерброд" из 2-ух стёкол, каждое из которых улавливает и концентрирует свет собственной частоты. В торцах таких стёкол можно поместить солнечные батареи, рассчитанные на "питание" светом того либо другого спектра.
Этот подход обещает оказаться намного более обычным исходя из убеждений технологии, дешёвым и надёжным, ежели применение в роли концентраторов параболических зеркал либо линз (яркий представитель последнего типа батарей – новенькая система, сжимающая свет в 2000 раз).
В особенности ценно, что органические концентраторы получаются из обычного плоского листа стекла и отлично работают без четкой ориентации на Солнце, а означает — не требуют дорогих, способных ломаться систем слежения.
Бальдо и его коллеги основали компанию Covalent Solar, которая должна довести данную технологию до рынка в течение трёх лет.
И хотя в новеньком концентраторе назад в воздух удирает 20% "пойманных" стеклом фотонов (в отличие от зеркал, которые направляют на солнечную панель фактически весь упавший на их поток), южноамериканский экспериментатор уверен, что техника органических плёнок в дальнейшем позволит понизить цена солнечного электричества до уровня энергии из угля.
____________________________________________
Открыта новенькая глава в солнечных батареях
30 июня 2008
Учёные объясняют, что органические батареи на базе сенсибилизированных красителей (на снимке) по собственному принципу деяния напоминают системы фотосинтеза в растениях. Не напрасно для сотворения таких преобразователей экспериментаторы используют пигменты из черники и белки из салата (фото Sol Ideas Technology Development).
Спецы из швейцарского Федерального технологического института (EPFL) и института прикладной химии Чанчуня (Changchun Institute of Applied Chemistry) сделали сравнимо дешевые и долговременные солнечные батареи, к тому же — с солидным КПД.
Экситонные батареи и, а именно, их подвид — на базе сенсибилизированных красителей — являются бурно развивающимся направлением техники, так как потенциально способны побороться с классическими кремниевыми панелями в эффективности, при приметно наименьшей цены.
В таких фотоячейках трудятся мириады микрочастиц диоксида титана, покрытых особым красителем и окружённых электролитом.
При попадании света в краситель генерируется отрицательный и положительный заряды, которые здесь же делятся и попадают соответственно в микрочастицы и электролит, а с их — на электроды батареи. Такая в общих чертах схема деяния схожих устройств.
Неувязка в том, что применение в качестве электролита летучих органических соединений просит сотворения совсем герметичных ячеек, к тому же — исключающих пластик в качестве базы (последний пропускает растворитель).
Сейчас учёные из EPFL и института Чанчуня разработали новейшую технологию для экситонных батарей с применением в роли электролита консистенции из трёх твёрдых солей. Они, будучи смешанными в определённой пропорции, делают эвтектический расплав. В качестве сенсибилизатора применялись всё та же титановая наноплёнка плюс некоторый непростой рутениевый комплекс.
Эффективность новейшей батареи составила 8,2%, что хотя и не является рекордом даже для солнечных панелей на базе органики (здесь уже достигнут показатель в 11,1%), всё равно — красивое достижение.
Главное же, что новые батареи очень размеренны и долговечны как при продолжительном воздействии света, так и при длительном нагреве. Рекордные органические солнечные панели конкретно стабильностью повытрепываться и не могут.
Вообщем же, заметим, что КПД солнечных батарей на базе кристаллического кремния подбирается к 50%, но здесь необходимо держать в голове, что сверхэффективные преобразователи обычно и стоят много. Экситонные же батареи презентабельны тем, что при доведении их технологии до разума способны стать вправду сверхмассовыми.
Подробности нового исследования изложены в статье в журнальчике Nature Materials.
ужс я даже не могу представить как это больно 