Nadanie plastikowym ogniwom słonecznym zastrzyku energii

Polimerowe ogniwa słoneczne znajdują zastosowanie w plecakach i parasolach do ładowania słonecznego, ale nadal przetwarzają tylko około 6 procent energii słonecznej na energię elektryczną – czyli około jednej trzeciej tego, do czego zdolne są konwencjonalne panele krzemowe. Jeśli wydajność polimerowych ogniw słonecznych – które są tańsze i lżejsze niż ogniwa krzemowe – można znacznie zwiększyć, mogą one być idealne do tynkowania dachów lub laminowania okien.

Tworzywa energetyczne: Solarmer Energy zamierza do końca tego roku osiągnąć 10-procentową wydajność dzięki swoim plastikowym ogniwom słonecznym do nadruku. Jej organiczne moduły słoneczne powinny zostać umieszczone w plecakach i panelach do ładowania telefonów komórkowych do początku 2011 roku.

Energia solarmerów , z siedzibą w El Monte w Kalifornii, zamierza osiągnąć 10-procentową wydajność do końca tego roku, mówi Yue Wu, dyrektor zarządzający i dyrektor ds. badań i rozwoju. Ogniwa organiczne prawdopodobnie będą potrzebować przynajmniej takiej wydajności, aby konkurować na rynku fotowoltaicznym.

We współpracy zLuping Yu, profesor na Uniwersytecie w Chicago, start-up zaprojektował wcześniej polimery, które pochłaniają szeroki zakres długości fal i wyprodukował ogniwa, które przekształcają światło słoneczne w energię elektryczną z rekordową wydajnością prawie 8%.

Trwają prace nad polimerowymi ogniwami słonecznymi o jeszcze większej wydajności. Solarmer współpracuje z Aby skontaktować się z Yang , profesor materiałoznawstwa i inżynierii na Uniwersytecie Kalifornijskim w Los Angeles. Yang pracuje nad stosem wielu komórek, które pochłaniają różne pasma światła. Oczekuje, że dzięki temu podejściu, wraz z nowymi polimerami i lepszym projektem urządzeń, osiągnie 12–15 procent wydajności. Do tej pory wykonał prototypy laboratoryjne, których wydajność przekracza 6 proc. Prezentuje tę pracę we wtorek na Spotkanie Amerykańskiego Towarzystwa Fizycznego .

Polimerowe ogniwa słoneczne powinny być tańsze w produkcji niż cienkowarstwowe ogniwa kadmowo-tellurowe lub miedziano-indowo-galowe z selenkiem (CIGS), ponieważ wykorzystują tanie materiały, które są łatwe do drukowania, mówi Michael McGehee , profesor materiałoznawstwa i inżynierii na Uniwersytecie Stanforda. Ale McGehee uważa, że ​​ogniwa polimerowe będą musiały być ponad 15% wydajne, aby wywrzeć znaczący wpływ na rynek energii słonecznej. Nadal nie rozumiemy fizyki wystarczająco dobrze, aby wiedzieć, jaka jest teoretyczna granica, mówi McGehee. Myślę, że możliwe są komórki z 15 do 20 procentami.

Zespół badawczy Solarmera ma wiele taktyk zwiększania wydajności ogniw. Jego ogniwa są wykonane z półprzewodnikowego polimeru, który pochłania światło słoneczne i uwalnia elektrony, oraz nanostruktury węglowej, która przenosi elektrony do obwodu zewnętrznego.

Wewnątrz polimeru elektrony przechodzą z niskiego do wysokiego poziomu energii, gdy są bombardowane przez fotony. Im mniejsza różnica (lub pasmo wzbronione) między tymi poziomami, tym więcej światła pochłania komórka i tym wyższa jest jej wydajność. Jednym ze sposobów na zmniejszenie pasma wzbronionego jest obniżenie wyższego poziomu energii. Yu, profesor chemii z University of Chicago, wykorzystuje tę technikę do projektowania nowych typów polimerów o wąskim paśmie wzbronionym. Piękno organicznych ogniw słonecznych polega na tym, że jesteśmy w stanie zaprojektować nowe materiały, które mogą dostosować te poziomy energii, mówi Yang.

Naukowcy starają się również ulepszyć interfejs między polimerem a nanostrukturą węglową, aby elektrony mogły szybciej przemieszczać się do obwodu zewnętrznego bez uwięzienia w materiale. I opracowują lepsze materiały elektrodowe i ulepszone sposoby ich wytwarzania. Yang twierdzi, że te postępy w końcu umożliwią zwiększenie wydajności pojedynczych ogniw i ogniw ułożonych w stos.

Wu mówi, że nawet jeśli Solarmer osiągnie swoją docelową wydajność na poziomie 10 procent, może minąć nawet trzy lata, zanim firma będzie mogła drukować panele dachowe klasy komercyjnej z tymi parametrami. Obecnie firma planuje na początku 2011 roku umieszczać urządzenia na torbach na laptopy i tylnych panelach telefonów komórkowych, a następnie na markizach i osłonach przeciwsłonecznych.

Yang mówi, że organiczne ogniwa słoneczne wymagają nie tylko większej wydajności, ale także większej stabilności. To, co jest skomercjalizowane, to nie najwyższa wydajność, ale najbardziej odtwarzalna technologia, mówi. Rzeczywiście, plastikowy rozruch słoneczny Konarka , z siedzibą w Lowell, MA, produkuje elastyczne panele na dużą skalę pomimo zaledwie 3 do 5 procent wydajności.

Adam Moulé , profesor inżynierii chemicznej i materiałoznawstwa na Uniwersytecie Kalifornijskim w Davis, mówi, że zwiększenie żywotności organicznych ogniw słonecznych jest obecnie największym wyzwaniem. Panele Solarmer mają żywotność do trzech lat.

Rekord wydajności 7,9 procent jest naprawdę niesamowity, mówi Moulé. Jeśli można by wytwarzać organiczne jednostki fotowoltaiczne o wydajności energetycznej powyżej 5 procent, które mają gwarantowaną żywotność przekraczającą pięć lat, to myślę, że będą one konkurencyjne w stosunku do CIGS i krzemu ze względu na obniżony koszt paneli.

ukryć