211service.com
Elastīgas silīcija saules baterijas
Parastās saules baterijas ir apjomīgas un stingras, taču vieglu, elastīgu elementu celtniecība ir radījusi kompromisus efektivitātes un robustuma ziņā. Jauna metode elastīgu sīku silīcija saules bateriju bloku izgatavošanai varētu radīt ierīces, kas necieš šos kompromisus. Šo mikroelementu bloki ir tikpat efektīvi kā parastie saules paneļi, un to ražošana var būt lētāka, jo tie izmanto ievērojami mazāk silīcija. Sīkās saules baterijas var tikt iekļautas, cita starpā, logu tonēšanā, un tās var izmantot, lai darbinātu automašīnas gaisa kondicionētāju un GPS.
Elastīgā silīcija jauda: Mazu silīcija saules bateriju bloki, piemēram, šajā fotoattēlā redzamie, ir salikti, izmantojot pārneses drukāšanas paņēmienu. Šie bloki ir tikpat efektīvi kā parastās saules baterijas, kas ir apjomīgas un stingras. Katra mikrošūna masīvā ir aptuveni 1,5 milimetrus gara un 15 mikrometrus bieza.
Pētnieki, kuru vadīja Džons Rodžerss , materiālu zinātnes un inženierzinātņu profesors Ilinoisas Universitātē Urbana-Champaign, izmantoja kodināšanas un pārneses drukāšanas kombināciju, lai izveidotu silīcija šūnu blokus, kas ir desmitā daļa no parasto šūnu biezuma. Viņi demonstrēja vairākus iespējamos saules paneļu dizainus, kuros ir iekļauti mikroelementi, tostarp blīvi bloki, kas ir pietiekami elastīgi, lai saliektos ap zīmuli. Jūs varētu tos saritināt kā paklāju, transportēt furgonā un izlocīt uz jumta, saka Rodžerss.
Process balstās uz elastīgas elektronikas izgatavošanas metodēm, kuras Rodžerss ir izstrādājis pēdējos gados. Pirmkārt, Ilinoisas pētnieki no monokristāliskā silīcija plāksnītes iegravē stieņus, kuru garums ir aptuveni 1,5 milimetri, platums 50 mikrometrus un 15 mikrometrus biezs. Viņi izmanto no mīksta polimēra izgatavotu zīmogu, lai paņemtu mikrostieņus un novietotu tos uz substrāta, kas var būt stikls vai elastīga plastmasa, un pēc tam izgatavo savienojumus. Rodžers atklāja, ka šūnas biezums no 15 līdz 20 mikrometriem sasniedza labu līdzsvaru: pietiekami plāns, lai būtu elastīgs, bet pietiekami biezs, lai būtu mehāniski stabils un efektīvs. Parastajās saules baterijās tiek izmantots 150 līdz 200 mikrometru biezs silīcija slānis.
Šūnu blokiem ir aptuveni 12 procentu efektivitāte. Ilinoisas pētnieki palielināja masīvu jaudu aptuveni divarpus reizes, pievienojot koncentratorus cilindrisku mikrolēcu slāņa veidā. Labākās saules baterijas tirgū pārvērš vairāk nekā 20 procentus no saules gaismas, kas uz tām krīt, enerģijā.
Tas ir jauks sākums silīcija vafeļu efektīvākai izmantošanai, saka Hovards Brencs , galvenais zinātnieks silīcija materiālu un ierīču grupā Nacionālajā atjaunojamās enerģijas laboratorijā Golden, CO. Izmantojot pārneses drukāšanas pieeju, saka Brenzs, Rodžers un viņa grupa pirmo reizi ir parādījuši, kā šādas plānas šūnas var ražot lielas platības.
Elastīgās saules baterijas, kas izgatavotas no cita veida silīcija, ko sauc par amorfo silīciju, ir atradušas vietu nišas lietojumos, kur mazs svars ir kritisks. Tomēr šīs šūnas nav nonākušas plašākā lietošanā, jo tās ir daudz mazāk efektīvas nekā kristāliskais silīcijs, ko izmanto parastajās saules baterijās. Ir daudzas grupas, kas strādā pie jauniem materiāliem, tostarp polimēriem elastīgām saules baterijām. Taču šie materiāli vēl neatbilst silīcija efektivitātei un izturībai, saka Rejs Čens , profesors mikroelektronikas pētniecības centrā Teksasas Universitātē Ostinā. Es nevaru teikt, ka silīcijs būs uz materiāls ilgtermiņā, saka Čens. Taču, pamatojoties uz mūsu rīcībā esošajiem datiem, [monokristāliskais] silīcijs ir ļoti izturīgs materiāls, un tā priekšrocība ir uzticamība un efektivitāte.
Rodžers saka, ka galvenā priekšrocība, veidojot saules bateriju blokus, izmantojot viņa pārneses drukāšanas procesu, ir spēja kontrolēt attālumu starp mikroelementiem. Reti šūnu bloki ir daļēji caurspīdīgi, un tos var izmantot kā tonētus, enerģiju radošus logu pārklājumus. Rodžers arī cer, ka plānās saules baterijas aizstās parastās saules baterijas uz jumtiem un citās vietās, kur saules baterijas jau ir atrodamas. Ja Ilinoisas tehnoloģija izrādīsies lētāka un vieglāk transportējama un uzstādāma nekā parastās šūnas, tā varētu novērst dažus šķēršļus plašākai saules enerģijas izmantošanai.
Tomēr joprojām ir jautājumi par Rodžersa saules bateriju efektivitāti. Lai mainītu spēli, šo šūnu efektivitātei būs jābūt tuvāk 15 procentiem, saka Branzs. Rodžers saka, ka pastāv metodes monokristāliskā silīcija saules bateriju efektivitātes palielināšanai līdz vairāk nekā 20 procentiem, un šīs metodes varētu izmantot arī mikrošūnām, lai gan Ilinoisas Universitātes pētnieki vēl nav koncentrējušies uz materiāla efektivitātes optimizēšanu.