211service.com
Tlačné plastové solární články
Plastové solární články jsou lehké, flexibilní a hlavně levné na výrobu. Ale zatím byla tato zařízení příliš neefektivní, než aby konkurovala křemíkovým solárním článkům pro většinu aplikací. Nyní výzkumníci z několika institucí tvrdí, že vyrobili polymerní solární články s rekordní účinností. Tyto články stále nejsou dost dobré na to, aby konkurovaly křemíku, ale účinnost polymerů se zvyšuje rychlostí asi 1 procenta ročně. Pokud se jim to podaří udržet, říkají výzkumníci, plastové solární články budou během několika let konkurovat křemíku.
Výkonné polymery: Tento obrázek ukazuje různé vrstvy, které tvoří nový plastový solární článek s téměř dokonalou vnitřní účinností. Zespodu nahoru jsou vrstvy skleněné, průhledná elektroda, dvě polymerní vrstvy, vrstva oxidu titanu, která redistribuuje světlo, a hliníková elektroda.
Tento týden v online vydání Fotonika přírody , výzkumníci informovali o polymerových solárních článcích, které přeměňují asi 6,1 procenta sluneční energie na elektřinu, což je trochu blíž k 10 procentům, které podle nich budou potřeba k získání významného postavení na trhu. (Konvenční křemíkové články mají účinnost asi 15 procent.) Nová čísla účinnosti ukazují, že jsme ve hře, říká Alan Heeger , profesor fyziky na Kalifornské univerzitě v Santa Barbaře, který výzkum vedl. Heeger sdílel Nobelova cena za chemii v roce 2000 za svou roli ve vývoji prvních vodivých polymerů a je spoluzakladatelem a hlavním vědeckým pracovníkem Konarka , společnost vyrábějící plastové solární články se sídlem v Lowellu, MA.
Výsledky kalifornských vědců jsou velmi příznivé v porovnání s předchozími publikovanými popisy polymerních solárních článků, jejichž účinnost se pohybovala kolem 5 procent. Konarka říká, že články společnosti, které používají jiné materiály než články vyrobené v Heegerově univerzitní laboratoři, byly nedávno ohodnoceny asi 6,4 procenty. A ozval se konkurent ze San Matea v Kalifornii Solární energie podle přidruženého výzkumníka vyrobila plastové články s podobnou účinností.
Plastové solární články, bez ohledu na to, jak dobře navržené, mají vnitřní limity diktované polymery, které tvoří jejich aktivní vrstvu. Dosud vyrobené polymery dokážou absorbovat pouze relativně úzké pásy světla. Je možné zvýšit jejich účinnost přeměny energie naskládáním filmů z polymerů určených k zachycení různých pásů světla; Heegerova skupina s tím měla v minulosti určitý úspěch. Tento přístup má ale velkou nevýhodu. Vrstvení je sebezničující, protože zvyšujete výrobní náklady, říká Luping Yu , profesor organické chemie na Chicagské univerzitě, který se také zabývá solárními články.
Jedním ze způsobů, jak zlepšit výkon těchto buněk, je zajistit, aby každý jednotlivý foton, který je absorbován polymery, byl přeměněn na elektron, který lze shromáždit. Skupina Heeger zvýšila celkovou účinnost svých článků zlepšením této vnitřní účinnosti. Jak dobře se mohou elektrony pohybovat v těchto filmech, závisí na kvalitě rozhraní mezi dvěma složkami, které tvoří film: v buňce Kalifornské univerzity se jedná o vodivý polymer a verzi uhlíkové sloučeniny ve tvaru fotbalového míče, tzv. fulleren. Heegerova skupina testovala filmy vyrobené z různých poměrů těchto dvou složek a také různých rozpouštědel pro jejich zpracování.
Výsledkem je článek s téměř dokonalou vnitřní účinností. Všechno světlo, které bylo absorbováno, bylo přeměněno na náboje, říká Zhenan Bao , docent chemického inženýrství na Stanfordské univerzitě, který se na výzkumu nepodílel. Tato skupina provedla velmi dobré inženýrství na buňkách.
Jsem nadšený z pokroku, říká Chcete-li kontaktovat Yang , profesor materiálové vědy a inženýrství na Kalifornské univerzitě v Los Angeles. Posouváte záznam postupně. Heeger souhlasí: Velikost trhu závisí na ceně v dolarech za watt, takže každé zvýšení účinnosti je důležité.
Zatímco Yang, Bao a Heeger říkají, že čísla dosažená Heegerovou skupinou jsou důležitou demonstrací potenciálu polymerních solárních článků, všichni uznávají, že stávající materiály nebudou ty, které posouvají průmysl vpřed. Deset procent [účinnosti] by byl průlom, říká Heeger. Dostaneme se tam syntézou nových materiálů, které reagují na větší část energetického spektra.
Organické materiály jsou stále omezeny na viditelné světlo, říká Yang, ale velká část sluneční energie je v sousední části spektra - infračervené - takže vědci zabývající se polymery pracují na materiálech solárních článků, které mohou také absorbovat tento pás. Yu University of Chicago, který spolupracuje se Solarmer Energy, říká, že společnost použila jeho polymery, které absorbují světlo s kratší vlnovou délkou, k výrobě článků, které by měly dosahovat více než 7% účinnosti, ale nemůže zveřejnit podrobnosti, protože výsledky dosud nebyly zveřejněny.