Краска для солнечных панелей

Эта краска может вырабатывать электричество как солнечная батарея

В попытках обуздать неисчерпаемую энергию Солнца человечеством были изобретены солнечные батареи, преобразующие ее в электричество или тепло. При том, что такая инновация получила достаточно широкое признание, доступной ее назвать нельзя по причине высокой стоимости. Однако, исследования не стоят на месте, и уже сейчас ведутся поиски и создание улучшенных альтернатив дорогим панельным установкам.

Одной из лабораторных разработок ученых стало новейшее соединение, именуемое «солнечная краска» (Solar Paint). Предполагается, что всего через несколько лет такая технология начнет использоваться повсеместно и станет одним из самых актуальных источников чистой энергии.

Что такое солнечная краска

Это материал нового поколения, в основе которого лежат особые полупроводниковые наночастицы. Внешне она выглядит как пастообразное вещество желтого цвета. Полученный в результате исследований состав можно наносить на любую поверхность, проводящую ток, без использования специального оборудования. Взаимодействие панели, окрашенной такой краской, электрода и солнечных лучей приводит к выработке электричества, способного удовлетворить энергетические потребности всего человечества.

Разработки

Революционное открытие было представлено группой американских исследователей из Нотрдамского университета. Руководителем проекта стал Прашант Камат, который является доктором химических и биохимических наук, а также научным сотрудником центра нанотехнологий.

Цель экспертных исследований, с его слов, заключается в создании краски для домов и автомобилей, где их стены, крыша или кузов смогут выполнять функцию фотоэлектрической панели.

Порядок изготовления инновационного материала:

1. Были использованы наноразмерные частицы диоксида титана, выступающие как поглотители света.
2. Поверх этих квантовых точек следовало покрытие сульфидом и селенидом кадмия.
3. Частицы помещались в водно-спиртовую смесь, а затем готовая масса наносилась на пластину, оснащенную токопроводящим слоем.
4. Следующим этапом было добавление дополнительных компонентов и длительное воздействие на смесь горячего воздуха.

Получившаяся батарея имела КПД, приравненный к 1%.

Еще один подход к реализации идеи нанокраски был предложен специалистами Мельбурнского королевского технологического института в Австралии. Авторы этой концепции работали над созданием краски, генерирующей водородное топливо из солнечного света и влажного воздуха. Основой состава стали:

• синтетический сульфид молибдена;
• частицы оксида титана.

Отличительные свойства и преимущества солнечных красок

Особенность разработанного материала состоит в том, что, в отличие от батарей, краска может быть изготовлена в очень крупных объемах. Она менее затратна, но более проста в производстве.

Несмотря на то, что общая производительность таких наноразработок относительно невысока, обе команды разработчиков планируют увеличивать их эффективность.

Возможно, в ближайшем будущем генерирование электроэнергии такими методами сможет снабжать каждый дом необходимым количеством энергии. Это поможет существенно снизить коммунальные расходы и внести значительный вклад в сохранение экологии нашей планеты.

Источник

Солнечная краска — «зеленое» электричество в каждый дом

Напыляемые солнечные элементы – “почти газетная” печать от специалистов Техасского Университета

«На данный момент наша исследовательская группа занимается изготовлением нанокристаллов. Мы берем элементы группы ‘CIGS’ – медь, индий, галлий, селенид – и формируем из этих неорганических [светопоглощающих] материалов мелкие частицы, которые затем помещаются в растворитель, создавая таким образом чернила или краску», — поясняет Коргел. Эта солнечная «краска» выполняет те же функции, что и громоздкие фотогальванические солнечные коллекторы на крышах зданий и на «солнечных фермах» по всему миру. Крошечные коллекторы Коргел называет «солнечными бутербродами», верхняя и нижняя части которых представлены металлическими контактами, а середина – светопоглощающим слоем.

«Солнечная краска» может распыляться на пластиковые, стеклянные и тканевые поверхности, превращая их в солнечные элементы. Процесс этот чем-то напоминает газетную печать. Подложка может быть слегка гибкой (к примеру, представлять собой ровный лист пластика, металлической фольги или даже лист бумаги). Толщина слоя используемых в краске CIGS наночастиц, к слову, в 10000 раз меньше человеческого волоса.

Отдельные элементы могут собираться в солнечные панели (согласно NREL — по 40 элементов на одну панель), обеспечивая электричеством жилые дома и промышленные предприятия. Единственное «но» заключается в том, что для рентабельности промышленного изготовления «краски» эффективность преобразования солнечного света должна составить 10%. Пока что это значение не превышает 3%, но исследователи надеются, что им удастся повысить его до необходимого уровня.

Напыляемые солнечные элементы – «зеленое» электричество для микроскопических устройств

Исследователи Университета Южной Флориды разработали столь крошечные солнечные элементы, что их можно просто распылять на стены, крыши и любые другие освещаемые солнцем поверхности. Эти элементы способны питать только очень мелкие устройства, так как их размеры не превышают 1мм в длину. Органические полимеры, используемые вместо кремния, позволили д-ру Цзян Сяомэй создать легкорастворимые фотоэлементы, которые могут наноситься на любой приспособленный для этого материал. Комплекс из 20 таких элементов производит электроэнергию напряжением 8 вольт, которую исследователи использовали для работы датчиков из нанотрубок, предназначенных для обнаружения опасных химикатов.

Кроме того, американская компания New Energy Technologies недавно представила протестированную Университетом Южной Флориды разработку «Солнечных окон» (“SolarWindow”). Эта напыленная на стеклянную поверхность солнечная панель, по утверждению разработчиков, способна производить электроэнергию даже из искусственного света внутри помещений. Для ее создания использовались все те же крошечные солнечные элементы, разработанные Цзян Сяомэй.

Завод по производству напыляемых солнечных элементов в Австралии

Исследователи Австралийского национального университета совместно с представителями компаний Spark Solar Australia и Braggone Oy работают над трехлетним проектом по разработке дешевых и высокоэффективных напыляемых солнечных панелей. Традиционно фотоэлементы изготавливаются из кремния, покрытого тонким противоотражающим слоем нитрата кремния. Дороговизна их производства объясняется, в частности, необходимостью проведения процесса в условиях вакуума. Новый метод использует напыляемую водородную пленку и напыляемую же противоотражающую пленку (вакуум при этом не нужен). Солнечные элементы проходят через конвейер, где и происходит напыление пленок. Этот упрощенный метод позволит средних размеров заводу сэкономить на капитальном оборудовании до $ 5 млн., т.е. выпускаемые солнечные панели окажутся в итоге намного более дешевыми.

Основанный Spark Solar «солнечный» завод станет самым крупным поставщиком солнечных элементов в Южном полушарии. Будущее месторасположение его все еще уточняется (рассматриваются варианты Аделаиды, Джилонга, Воллонгонга, Квенбейана, и Канберры). Первые солнечные элементы были выпущены уже в конце 2010 года, в целом же предполагаемый годичный объем производимой продукции составит более 10 миллионов фотоэлементов, при этом доходы от экспорта ожидаются на уровне 135 млн. австралийских долларов в год.

Напыляемые солнечные элементы – новые возможности для окон эко-домов

Норвежская компания EnSol AS совместно с командой ученых Лестерского университета разработала запатентованную конструкцию солнечного элемента, в которой используются металлические частицы диаметром около 10 нанометров. Это свое изобретение ученые планируют использовать для превращения в солнечные электрогенераторы самолетов и зданий (в том числе окон). Наносить «краску» из новых тонкопленочных фотоэлементов можно будет на любую плоскую поверхность.

Предлагаемая технология была опробована, но все еще дорабатывается. Прежде чем выпустить ее на рынок в к 2016 году, разработчики надеются повысить эффективность изобретения до 20%. Так или иначе, покрытый тонкой прозрачной пленкой фотоэлементов материал от EnSol уже показал себя лучше, чем многие из существующих и параллельно разрабатываемых конкурентами технологий.

Итак, подводя итоги

Тот факт, что «солнечный» материал может использоваться в виде напыляемой краски, существенно расширяет возможности создания «мобильного» электричества.

Небо, затянутое тучами, работе «солнечной краске» не помеха, так как напыляемые фотоэлементы способны улавливать не только ультрафиолет, но и инфракрасное солнечное излучение.

Покрытие транспортного средства подобным материалом сможет, теоретически, обеспечить постоянную подзарядку батарей.

Еще больше электроэнергии будет вырабатываться при нанесении его на поверхность крыш и/или окон. Кроме того, подобные солнечные элементы будут лучше выдерживать непогоду, чем большинство нынешних хрупких солнечных коллекторов.

Однако

Поскольку эффективность фотоэлементов зависит от степени поглощения солнечного света, пользователям придется периодически очищать «покрашенные» солнечной «краской» стены и крыши. Работы Австралийского национального университета, касающиеся возможности использования напяемых солнечных панелей в помещении, продолжаются, завершение их запланировано на конец 2011 года.

Остается открытым вопрос эффективности затрат (исследования в данном направлении стоят недешево).

И наконец, последнее ограничение связано с сырьем – комбинация медь-индий-галлий-селенид стоит дорого и не является широкодоступной.

Так или иначе, у исследователей остается широкое поле для исследований и экспериментов. А у нас – надежда увидеть и приобрести когда-нибудь кажущуюся пока невероятной «солнечную краску».

Источник

Ученый создал краску, которая может заменить дорогие солнечные панели

Доктор Натаниэль Дэвис из Школы химических и физических наук Веллингтонского университета Виктории заявил, что он и его исследовательская группа находятся на важном поворотном этапе в своих исследованиях солнечной энергии. Он работает над солнечной «краской», которая может заменить солнечные батареи.

Новая краска предназначена для нанесения на крышу здания, чтобы лучше поглощать свет, необходимый для питания дома с помощью солнечной энергии.

«Краска содержит люминесцентные молекулы, которые поглощают и излучают свет, который направляет солнечный свет к солнечным батареям», объясняет доктор Дэвис.

В отличие от более крупных (и более дорогих) солнечных панелей, доступных в настоящее время, решение доктора Дэвиса будет включать один слой краски и узкую границу солнечных панелей шириной примерно с палец. Комбинация краски для крыши и небольших панелей предназначена для выработки электроэнергии, достаточной для полного питания дома.

Средняя стоимость солнечных панелей в Новой Зеландии составляет около 9000 долларов США за материалы и установку. Ученые надеются, что солнечная краска будет стоить гораздо дешевле, потому что после нанесения она прослужит десятилетия. Также не потребуется установки больших и дорогих солнечных панелей, что сделает использование солнечной энергии более доступным для обычного человека. Система также будет работать с любой существующей технологией солнечных панелей на рынке. В своей работе доктор Дэвис использует собственную технологию «солнечных концентраторов» которая помещается в кусок пластика или стекла, которая улавливает солнечный свет и отправляет его в солнечные панели.

«Помимо положительного воздействия на изменение климата и защиты окружающей среды с помощью возобновляемых источников энергии, эта краска также значительно снизит стоимость использования электроэнергии в домашних условиях», — заключает доктор Дэвис.

Источник

Ученые разработали специальную краску для цветных солнечных панелей

Большинство фотоэлектрических панелей синего или черного цвета, поэтому, когда ими покрыты большие площади, это выглядит мрачно и однообразно. Но группа исследователей нашла выход.

Солнечный элемент, который расширяет выбор цветов

Большинство фотоэлектрических панелей синего или черного цвета, поэтому, когда ими покрыты большие площади, это выглядит мрачно и однообразно. Это ограничение, которое препятствует интеграции солнечной энергии в некоторые коммерческие приложения. Архитекторы и дизайнеры давно просили разработать более широкий выбор цветов для солнечных элементов, чтобы они могли гармонично вписаться в фасад здания или электронную систему.

Однако расширение палитры цветов, с которыми могут работать инженеры солнечной энергетики, оказалось процессом крайне сложным. Однако это может измениться благодаря работе адъюнкт-профессора химической и экологической инженерии Андре Тейлора. Исследователи создали солнечный элемент, который расширяет выбор цветов при этом не уменьшая эффективность преобразования. Результаты исследований опубликованы в научном журнале Nano Energy.

Исследователи ранее пробовали несколько разных методов для изменения цвета солнечных панелей. Один из подходов заключался в корректировке слоя солнечного элемента, чтобы он отражал разные цвета — однако это оказалось дорогостоящим и с ограниченной результативностью. Другой метод представлял собой так называемую «молекулу красителя», которая способна обеспечить большее количество цветов. Этот подход, однако, снижал эффективность, с которой система преобразует солнечный свет в энергию.

Исследовательская группа из Лаборатории трансформационных материалов и устройств Тейлора также использовала молекулу красителя, но им удалось не уменьшить эффективность преобразования энергии. Это происходит потому, что молекула — сквараин, известная как ASSQ — действует не только как агент цвета, но и как донор передачи энергии. Он работает в сочетании с двумя полимерами, один из которых служит донором электронов, а другой — как акцептор электронов нефаллерена. Изменяя соотношение этих трех элементов исследователи смогли вывести пропорции, при которых возможно постепенное изменение цвета от сине-зеленого до фиолетово-красного.

И самое главное: краска не влияет на эффективность преобразования солнечной энергии, а также ее можно использовать при низких концентрациях, поэтому она особо не влияет на общий механизм. опубликовано econet.ru

Понравилась статья? Напишите свое мнение в комментариях.
Подпишитесь на наш ФБ:

Источник