211service.com
Dodáváme plastovým solárním článkům energetickou podporu
Polymerové solární články nacházejí uplatnění v batozích a deštnících pro solární nabíjení, ale stále přeměňují pouze asi 6 procent energie slunečního záření na elektřinu – tedy asi třetinu toho, čeho jsou schopny konvenční křemíkové panely. Pokud lze výrazně zvýšit účinnost polymerních solárních článků – které jsou levnější a lehčí než křemíkové články –, mohly by být ideální pro omítání střech nebo laminování oken.
Výkonné plasty: Solarmer Energy si klade za cíl dosáhnout 10procentní účinnosti do konce tohoto roku se svými tisknutelnými plastovými solárními články. Její organické solární moduly by měly být začleněny do batohů a nabíjecích panelů mobilních telefonů začátkem roku 2011.
Solární energie , se sídlem v El Monte, CA, je cílem dosáhnout 10procentní efektivity do konce tohoto roku, říká Yue Wu, výkonný ředitel společnosti a ředitel výzkumu a vývoje. Organické články budou pravděpodobně potřebovat alespoň takovou účinnost, aby mohly konkurovat na fotovoltaickém trhu.
Ve spolupráci sLuping Yu, profesor na University of Chicago, tento startup již dříve zkonstruoval polymery, které absorbují široký rozsah vlnových délek, a vyrobil buňky, které přeměňují sluneční světlo na elektřinu s rekordní účinností téměř 8 procent.
Polymerové solární články s ještě vyšší účinností jsou v práci. Solarmer spolupracuje s Chcete-li kontaktovat Yang , profesor materiálových věd a inženýrství na Kalifornské univerzitě v Los Angeles. Yang pracuje na hromadě více buněk, které absorbují různé pásy světla. Očekává, že pomocí tohoto přístupu spolu s novými polymery a lepším designem zařízení dosáhne 12 až 15procentní účinnosti. Zatím vyrobil laboratorní prototypy, které jsou lepší než 6 procent účinnosti. Tuto práci prezentuje v úterý v hod Setkání Americké fyzikální společnosti .
Polymerové solární články by měly být levnější na výrobu než tenkovrstvé kadmium-telluridové nebo měď-indium-gallium selenid (CIGS), protože používají levné materiály, které se snadno tisknou, říká Michael McGehee , profesor materiálových věd a inženýrství na Stanfordské univerzitě. Ale McGehee věří, že polymerové články budou muset mít více než 15procentní účinnost, aby měly velký dopad na trh solární energie. Stále nerozumíme fyzice dostatečně dobře, abychom věděli, jaký je teoretický limit, říká McGehee. Myslím, že buňky s 15 až 20 procenty by mohly být možné.
Výzkumný tým společnosti Solarmer má několik taktik pro zvýšení účinnosti článků. Jeho články jsou vyrobeny z polovodivého polymeru, který absorbuje sluneční světlo a uvolňuje elektrony, a uhlíkové nanostruktury, která přenáší elektrony do vnějšího obvodu.
Uvnitř polymeru přecházejí elektrony z nízké na vysokou energetickou hladinu, když jsou bombardovány fotony. Čím menší je rozdíl (nebo bandgap) mezi těmito úrovněmi, tím více světla buňka absorbuje a tím vyšší je její účinnost. Jedním ze způsobů, jak snížit bandgap, je snížit vyšší energetickou hladinu. Profesor chemie Yu na Chicagské univerzitě používá tuto techniku k navrhování nových typů polymerů s úzkým pásmem. Krása organických solárních článků spočívá v tom, že jsme schopni zkonstruovat nové materiály, které dokážou přizpůsobit tyto úrovně energie, říká Yang.
Vědci se také snaží vylepšit rozhraní mezi polymerem a uhlíkovou nanostrukturou, aby se elektrony mohly rychleji pohybovat do vnějšího obvodu, aniž by byly zachyceny v materiálu. A vyvíjejí lepší elektrodové materiály a vylepšené způsoby výroby elektrod. Yang říká, že tyto pokroky nakonec umožní zvýšit účinnost jednotlivých článků a naskládaných článků.
I když Solarmer dosáhne svého cíle 10procentní účinnosti, říká Wu, může trvat až tři roky, než bude společnost moci tisknout komerční střešní panely s tímto hodnocením. Právě teď společnost plánuje mít zařízení na taškách notebooků a zadních panelech mobilních telefonů na začátku roku 2011, po nichž budou následovat markýzy a slunečníky.
Yang říká, že organické solární články potřebují nejen vyšší účinnost, ale také větší stabilitu. Co je komercializováno, není nejvyšší účinnost, ale nejvíce reprodukovatelná technologie, říká. Opravdu, plastový solární start Konarka , se sídlem v Lowell, MA, vyrábí flexibilní panely ve velkém měřítku i přes účinnost pouhých 3 až 5 procent.
Adam Moulé , profesor chemického inženýrství a materiálových věd na Kalifornské univerzitě v Davisu, říká, že zvýšení životnosti organických solárních článků je nyní největší výzvou. Panely Solarmer mají životnost až tři roky.
Rekord účinnosti 7,9 procenta je opravdu úžasný, říká Moulé. Pokud by bylo možné vyrobit organické fotovoltaické jednotky s více než 5procentní energetickou účinností, které mají garantovanou životnost více než pět let, pak si myslím, že budou konkurenceschopné s CIGS a křemíkem díky nižší ceně panelů.