Ултра танке вишеслојне соларне ћелије засноване на наноструктурисаним материјалима

Научници широм света посвећују велику пажњу унапређењу система за конверзију соларне енергије. У настојању да повећају своју ефикасност и смање, што је више могуће, трошкове директне производње соларних панела, научници са Технолошког института у Масачусетсу одлучили су да крену путем смањења дебљине соларних ћелија.

Нова врста панела може надмашити било која таква решења, а у погледу производње електричне енергије по килограму употријебљеног материјала, он ће бити инфериорнији само од урана. Такви панели могу бити израђени од лимова пресавијених у више слојева. графен или молибден дисулфид, чија дебљина је само један молекул (хрпе мономолекуларних листова). Научници тврде да ће овај приступ у коначници постати најбољи могући приступ развоју соларне енергије.

Јеффреи Гроссман, доцент енергије за енергетику са Технолошког института у Масачусетсу, каже да је упркос великој пажњи научника који истражују дводимензионалне материјале налик графену, потенцијал ових материјала за употребу у системима соларних претварача последњих година потпуно је занемарен. Показало се да ови материјали нису само добри, већ се врло добро сналазе у задатку који им је додељен.

Дугорочно гледано, два слоја дебљине један атом, како је представљено Гроссмановом тиму, даће ефикасност од 1-2%, претварајући енергију сунчеве светлости у електричну. Чини се мало у поређењу са 15-20% ефикасности традиционални силицијумски елементимеђутим, важно је запамтити да се резултат постиже коришћењем материјала хиљадама пута тањих од папирног папира.

Двослојна батерија дебљине 1 нанометар стотине хиљада пута тања је од обичне силиконске, па постављањем ових најтањих листова у многим слојевима можете значајно повећати и надмашити уобичајену ефикасност соларних ћелија. То ће створити значајну конкуренцију добро утврђеној технологији, како тврде коаутори Гроссмана.

Тамо где је тежина критична, као што су свемирске летелице, ваздухопловство и подручја у развоју у којима су трошкови превоза значајни, такви светлосни елементи већ имају велики потенцијал.

У поређењу са тежином, нови соларни панели ће производити до 1000 пута више енергије од класичних батерија. У исто време, најтања конвенционална технологија произведена до данас соларне ћелије и даље премашује нове за 50 пута тежине.

Ово није само лакоћа транспорта, већ и једноставност уградње панела, јер половина трошкова данашњих соларних панела је трошак носеће конструкције и система повезивања и управљања. Ови трошкови се могу у великој мери смањити употребом лакших дизајна.

Поред тога, сам материјал је много јефтинији од силицијума потребне чистоће, који се користи у стандардним соларним ћелијама, јер су листови толико танки да им је потребна веома мала количина почетних материјала.

Ово је импресиван пример како наноструктурисани материјали могу бити основа за пројектовање најновијих енергетских уређаја. Очекује се да ће и механичка чврстоћа и флексибилност ових танких слојева бити висока. Програмери кажу да је ово само почетак нове генерације материјала за соларну енергију.

С једне стране, молибден дисулфид и молибден дисленид коришћени у овом пројекту само су два од многих дводимензионалних материјала који би се овде могли потенцијално користити, а да не спомињемо њихове различите комбинације за заједничку употребу.

Истраживачи верују да много материјала треба проучити, а услови за размишљање већ су створени. Научници сада могу да гледају ове материјале на потпуно нови начин.

Иако тренутно не постоје индустријске методе за производњу молибден дисулфида и молибденијевог дисленида, ово је подручје активног истраживања. Изводљивост је значајно питање, али овај проблем је решив.

Додатна предност таквих материјала је њихова дугорочна стабилност чак и на отвореном, док други соларни материјали захтевају заштитни премаз тешким слојевима стакла, што је такође скупо. У ствари, постоји отпорност на излагање ултраљубичастој светлости и влази, што ново решење чини врло поузданим.

Прелиминарни радови укључивали су само рачунарско моделирање материјала, али сада група научника покушава да сама направи уређаје. Наравно, ово је само врх леденог брега, са становишта коришћења дводимензионалних материјала за производњу "чисте енергије", кажу научници.