Высокоэффективные гибкие солнечные панели
Большую часть современной солнечной энергетики составляет кремний, который требует высокой степени очистки , чувствителен к примесям и требует высоких температур. Эти факторы , несмотря на распространенность кремния в земной коре, определяют цену солнечных модулей.
В нашей работе мы решили исследовать гибридный фотоэлемент, верхнюю часть которого составляют халькогениды – оксиды или сульфиды переходных металлов, с другой стороны- органический проводник, дальний родственник которого используется в клавиатурах. Излучение поглощается неорганическим слоем, преобразуясь в ток, что позволяет достигать стабильности , сочетаясь с дешевизной органических систем.
Наилучшие результаты у нас получились системами оксид титана/металлорганик/проводящий полимер . где , в зависимости от органического полимера КПД идет от 9 до 16 %. Учитывая малоиследованность примененной нами схемы возможно и дальнейшее увеличение КПД образцов
Ключевым является металло-органическое соединение, которые мы синтезируем сами. При попадании света на него образуется напряжение. Отрицательные носители заряда –электроны проходят через оксид титана, положительные – через проводящий полимер и к электродам, где мы и фиксируем от 0.9 до 1.15 вольта. У кремния напряжение ячейки около 0.6 вольта
Важным фактором является способ нанесения данных слоев является однородность. Распространены методики вакуумного напыления и парогазового осаждения, где нужно использовать нужное давление и температуру. Наряду с этим исследуются способы нанесения из растворов и суспензий. Подобную методику предложила компания Nanosolar. Наше отличие в использовании ультразвука и электрического поля.
Ультразвук формирует капли диаметром менее 5 мкм, которые разрываются в электрическом поле. Электрическое поле также играет роль направляющей силы.
Себестоимость подобного производства подсчитали как 0.5 грамма и 10-15 долларов на квадратный метр. Исходя из этого себестоимость одного ватта около 12 центов.
Традиционные кремниевые солнечные батареи работают максимально при свете перпендикулярном поверхности. Большинство солнечных электростанций не используют следящие системы – трекеры которые позволяют получать прибавку в энергии до 1.7 раз в год. Поэтому большую часть времени они работают не на максимуме.
Объемная структура перехода , используемая нами, позволяет не терять существенную часть КПД при косом и рассеянном свете. Это позволяет поднять выработку в течение дня на 30 %. То есть даже при меньшем общем КПД мы работаем эффективнее.
Мы пробовали внедрять в пластиковое покрытие панелей маленькие частицы металла, которые по сути , антенны для света, и имеют показатель преломления менее единицы. Они дали на 12 % приращение мощности на угле лучей в 30 градусов, что эквивалентно лучам на закате.
Разработанные системы можно применять и как покрытие для крыш, а полупрозрачный вариант с КПД около 6-7 % для затемненных окон. Гибкие варианты можно использовать для зарядки гаджетов и элементов одежды. В России нам заказали несколько экземпляров в гибком исполнении для структур Министерства Обороны, которых привлекла легкость и ударопрочность, и для нужд Заполярья. Во время полярного дня солнечные батареи при вертикальном расположении достаточно эффективны, даже при рассеянном свете. Также через 2 недели мы поедем в Министерство новых и возобновляемых источников энергии Индии для рассмотрения проекта. Индийцев привлекла низкая себестоимость производства и высокая эффективность выработки энергии в течение года, для пустыни Тар это выходит около 2420 МВТ*час в год, исходя из этого и срока гарантированной работы в 12-15 лет цена за квт*ч , будет около 6 центов. Приходят запросы и из стран Латинской Америки и Ближнего Востока.
Мы надеемся что дальнейшие работы в выбранном направлении в позволят увеличить эффективность и снизить стоимость солнечной энергии.
Автономное энергоснабжение. Солнечные электростанции. Ветросолнечные электростанции.
Дизель-ветро-солнечные электростанции. Солнечные системы отопления и горячего водоснабжения.
gtek2008@yandex.ru
Комментариев нет:
Отправить комментарий