211service.com
Materiał do druku ogniw słonecznych osiągnął kamień milowy
Nowy sposób produkcji drukowalnych organicznych ogniw słonecznych może ostatecznie doprowadzić do powstania nowych rodzajów tanich, tanich i elastycznych paneli słonecznych.
Pracami kieruje Alan Heeger oraz Guillermo Bazan , obaj profesorowie chemii na Uniwersytecie Kalifornijskim w Santa Barbara. Heeger podzielił się Nagroda Nobla w dziedzinie chemii w 2000 roku za opracowanie rodzaju przewodzących polimerów, które są już wykorzystywane do produkcji plastikowych ogniw słonecznych i organicznych diod elektroluminescencyjnych.
Polimerowe ogniwa słoneczne są nieefektywne w porównaniu z krzemowymi ogniwami słonecznymi, ale są znacznie tańsze w produkcji. Materiały organiczne — wykonane z polimerów lub tak zwanych małych cząsteczek, które są związkami organicznymi o niskiej masie cząsteczkowej — można przetwarzać na atramenty i drukować na dużych obszarach. Są również lekkie i elastyczne, co czyni je obiecującymi w zastosowaniach takich jak instalacje na dachu lub łatki ogniw słonecznych do ładowania przenośnej elektroniki.
Wykorzystując nową małą cząsteczkę zaprojektowaną przez Bazana, Heeger zbudował ogniwo słoneczne, które przekształca 6,7% energii świetlnej, która je uderza, w energię elektryczną. Bazan spodziewa się osiągnąć 9 procent wydajności w ciągu roku. Chociaż wydajność w testach laboratoryjnych jest zwykle znacznie większa niż w przypadku wyprodukowanego ogniwa, stawiałoby to te materiały na równi z najlepszymi polimerowymi ogniwami słonecznymi na rynku.
Do tej pory większość wysiłków zmierzających do poprawy wydajności i kosztów organicznych ogniw słonecznych koncentrowała się na opracowywaniu nowych materiałów polimerowych.
Bazan wykorzystał kombinację teorii i metody prób i błędów, aby opracować nowy materiał drobnocząsteczkowy. Zaczął od optymalizacji jego właściwości elektrycznych, tak aby cząsteczka była w stanie utrzymać wysoki prąd i napięcie potrzebne do uzyskania mocy z ogniwa słonecznego. Szczególnie trudne jest stworzenie materiału o małych cząsteczkach, z którego można zrobić dobry film; podczas gdy polimery są długie i zaplątują się w stabilny film, małe cząsteczki nie mają tendencji do tworzenia planarnych filmów potrzebnych do utworzenia warstwy w ogniwie słonecznym.
Po wielu majsterkowaniu na stanowisku laboratoryjnym grupa Bazana opracowała odpowiednią małą cząsteczkę i proces wytwarzania wysokowydajnego małocząsteczkowego ogniwa słonecznego. Praca jest opisana w czasopiśmie Materiały przyrodnicze . Bazan spodziewa się dalszej poprawy wydajności poprzez dostosowywanie projektu materiałów.
Heeger mówi, że w przeszłości nie traktował poważnie małocząsteczkowych materiałów słonecznych, ponieważ ich wydajność była ponura. Inni ludzie wykorzystywali małe cząsteczki, ale ich wydajność była znacznie niższa niż polimerów, mówi.
Mimo to organicznym ogniwom słonecznym może być trudno stać się prawdziwymi konkurentami na rynku energii, zwłaszcza gdy ogniwa krzemowe stają się coraz tańsze. Wydajność i wcielenia jeszcze nie istnieją, mówi Aby skontaktować się z Yang , profesor inżynierii materiałowej na Uniwersytecie Kalifornijskim w Los Angeles. Yang pracuje nad polimerowymi materiałami słonecznymi w swojej firmie Solarmer, a także nad małocząsteczkowymi ogniwami słonecznymi w swoim laboratorium akademickim; jego celem jest 15-procentowa wydajność w celi wykonanej w laboratorium. Ale Yang mówi, że prace z Santa Barbara są ważnym dowodem na potencjał małocząsteczkowej energii słonecznej.
Jeśli chodzi o to, jak te materiały będą sobie radzić na rynku, mówi Heeger, jest zbyt wcześnie, aby wiedzieć, ale uważa, że wydajność osiągnęła przyzwoity poziom i że te materiały słoneczne są obiecujące. Teraz powinniśmy traktować je poważnie, mówi.