Energia słoneczna gwałtownie zyskuje na popularności w ciągu ostatniej dekady, a jej rozpowszechnienie wzrasta o około 40 procent każdego roku. Obecnie stanowi około 1 procent światowych wydatków na energię.
powiązana zawartość
- Wykorzystanie Kirigami, japońskiej sztuki cięcia papieru, do budowy lepszych paneli słonecznych
Ale technologia jest wciąż droga. Nawet gdy ceny samych paneli słonecznych spadły, koszt instalacji pozostaje wysoki - do 80 procent kosztów uzyskania paneli słonecznych pochodzi z samej instalacji, co wiąże się z zabezpieczeniem ciężkich paneli na często nachylonych powierzchniach, takich jak dachy.
Profesor Vladimir Bulović i jego koledzy z MIT, Joel Jean i Annie Wang, byli zainteresowani radzeniem sobie z wysokimi kosztami instalacji i innymi problemami, kiedy postanowili stworzyć ultralekkie ogniwo słoneczne.
„Gdyby można było uczynić [ogniwo słoneczne] bardzo lekkim, w zasadzie można by zrobić bardzo duże ogniwo słoneczne, które można by rozwinąć na czyimś dachu lub na polu” - mówi Bulović. „Wówczas instalacja może być tak prosta, jak zszywanie rozwiniętego panelu na dach.”
Bulović i jego zespół zrobili pierwszy krok w kierunku tego celu. Stworzyli ogniwo słoneczne tak lekkie, że dosłownie może siedzieć na bańce mydlanej bez pękania. Ma tylko 2, 3 mikrona grubości lub 1/30 do 1/50 grubości ludzkiego włosa. Jest tak cienki, że teoretycznie można go stosować na niemal każdej powierzchni, nawet na niezwykle delikatnych - balonach, ubraniach, papierze i ludzkiej skórze.
Zespół wiedział, że kluczem do ultralekkiego ogniwa słonecznego będzie zastąpienie ciężkiego podłoża - materiału, zwykle szkła, na którym powstają warstwy ogniw słonecznych - lżejszym. Musieliby również zastosować proces w temperaturze pokojowej do wytworzenia ogniw słonecznych, ponieważ proces w wysokiej temperaturze zastosowany do wytworzenia konwencjonalnych ogniw słonecznych stopiłby lub zniszczyłby lżejsze podłoża.
Materiał, na który zespół ostatecznie zdecydował się ze względu na dowód słuszności koncepcji, to parylene, elastyczny polimer podobny do, ale o wiele cieńszy niż folia Saran. Pracując na płycie szklanej, osadzili bardzo cienką warstwę materiału ogniwa słonecznego na górze parylenu w komorze próżniowej, a następnie uszczelnili ją kolejną warstwą parylenu. Następnie zdjęli kanapkę z ogniw słonecznych ze szkła.
Powstałe ultralekkie ogniwo słoneczne może generować 6 watów mocy na gram, około 400 razy więcej niż jego konwencjonalny odpowiednik. Nowy proces opisano szczegółowo w czasopiśmie Organic Electronics.
Następnym krokiem będzie ustalenie, jak wytwarzać ultralekkie ogniwa słoneczne w większych ilościach. Metoda zastosowana do osadzenia materiału ogniwa słonecznego na podłożu jest obecnie dość powolna i będzie musiała zostać przyspieszona, aby skutecznie wytwarzać większe ultralekkie ogniwa słoneczne. Zespół będzie również musiał przetestować na drodze różne podłoża pod kątem wytrzymałości i trwałości.
„Powinniśmy udowodnić, że może on działać nieprzerwanie przez kilka lat, zgodnie z potrzebami w aplikacjach przenośnych”, mówi Bulović.
Ultralekkie ogniwa słoneczne mogą być przydatne w obszarach, w których waga ma ogromne znaczenie, takich jak promy kosmiczne. Mogą być używane do zasilania zwykłych urządzeń gospodarstwa domowego - elektronicznego papieru dotykowego, paneli dotykowych, czujników - bez zwiększania ciężaru i objętości. Można je również potencjalnie połączyć z inną innowacją Bulovića - przezroczystymi ogniwami słonecznymi - w celu stworzenia prawie niewidocznego źródła energii na niemal każdej powierzchni.
„Naszym celem jest ponowne wyobrażenie sobie, czym jest ogniwo słoneczne i ponowne wyobrażenie sobie, w jaki sposób można zastosować technologię słoneczną” - mówi Bulović.
Inżynier szacuje, że minie dekada, zanim technologia jego zespołu stanie się głównym nurtem.
„Aby przejść od tej struktury do większej, z pewnością możemy sobie wyobrazić, ile potrzeba, aby się tam dostać”, mówi. „Nie ma znaczącej liczby niewiadomych. Nadchodzące zadania powinny być możliwe do pokonania. ”
