РПАУ
10-06-2011 06:30:55
Солнечные батареи — одни из самых перспективных электрогенераторов будущего. Существует несколько видов солнечных батарей, включая силиконовые батареи, которые в качестве основы содержат силикон, и сенсибилированные красителем солнечные элементы, в которых используются органические красители. На сегодняшний день группа японских исследователей добилась успехов в области органических тонкопленочных солнечных батарей. Одна из ведущих химических компаний «Toray» достигла высочайшей производительности преобразования энергии с помощью органических тонкопленочных солнечных батарей.
Пенели солнечного коллектора на крышах и стенах
Исследовательская группа профессора Кадзухито Хасимото Токийского Университета ведет разработку тонкопленочных солнечных батарей, которые, обладая одним из качеств нанотехнологий — самоорганизацией, могут быть использованы в качестве краски. Самоорганизация — это процесс, в результате которого молекулы вещества автономно приобретают заданную структуру. Применение материалов с такими характеристиками делает возможным производство органических тонкопленочных солнечных батарей, которые могут наноситься на поверхность в жидкой форме, такой как краска. Профессор Хасимото и его команда разработали материал, молекулы которого самоорганизуются в заданную структуру с энергетической разницей в 20 нанометров. Им также удалось добиться 3 % КПД передачи преобразования энергии в органических тонкопленочных солнечных батареях, в которых используется этот материал. Профессор Хасимото говорит, что в будущем возможно использование этого материала для крыш и стен домов, который, в сущности, позволит домам самостоятельно обеспечивать себя электроэнергией.
Как работают органические тонкопленочные солнечные батареи?
В тонкопленочных солнечных батареях между электродами находится тонкий слой из двух типов органического материала, и электроны этого слоя, перемещаясь, вырабатывают энергию. Два материала, содержащиеся в микропленке представляют собой донорный материал, высвобождающий электроны, и акцепторную примесь, которая принимает эти электроны и направляет их к катоду. При повышении электрического напряжения и электрического тока, вырабатываемых солнечной батареей, увеличивается КПД передачи преобразования энергии. Максимальное напряжение зависит от энергетической разницы между донорным и акцепторным материалами, в то время как максимальный электрический ток зависит от состояния перехода между двумя материалами.
С помощью замены части структуры донорного материала новой структурой компания «Toray» добилась увеличения энергетической разницы с 0.6-0.7 вольт до 1 вольта. Кроме этого при соединении двух типов новых нового заменителя в донорном материале переход между двумя материалами также улучшился. В результате, фирме удалось добиться повышения КПД передачи преобразования солнечной энергии в электрическую, повысив предыдущие лучшие мировые показатели с 5.15 % до 5.52 %.
Среди различных типов солнечных батарей, разработка силиконовых батарей является наиболее прогрессивной. Однако производство силиконовых солнечных батарей является сложным и дорогостоящим процессом. При этом батареи получаются твердыми и несгибаемыми, что ограничивает вариации их применения. С другой стороны, органические тонкопленочные солнечные батареи могут производиться с помощью таких процессов как фотографическая или струйная печать, которые позволяют снизить цены при массовом производстве батарей. Более того, благодаря гибкости они могут быть применимы в различных сферах, включая даже такие энергоресурсы, которые люди могут носить на себе. Отрицательным моментом является тот факт, что КПД преобразования таких энергоресурсов на данный момент ниже, чем у силиконовых батарей. Для того, чтобы органические тонкопленочные солнечные батареи были рентабельны, их проводимость должна быть увеличена в 7%. Успехи компании «Toray» являются большим шагом к достижению этой цели, и теперь компания планирует запустить батареи в серийное производство к 2015 году.
Пенели солнечного коллектора на крышах и стенах
Исследовательская группа профессора Кадзухито Хасимото Токийского Университета ведет разработку тонкопленочных солнечных батарей, которые, обладая одним из качеств нанотехнологий — самоорганизацией, могут быть использованы в качестве краски. Самоорганизация — это процесс, в результате которого молекулы вещества автономно приобретают заданную структуру. Применение материалов с такими характеристиками делает возможным производство органических тонкопленочных солнечных батарей, которые могут наноситься на поверхность в жидкой форме, такой как краска. Профессор Хасимото и его команда разработали материал, молекулы которого самоорганизуются в заданную структуру с энергетической разницей в 20 нанометров. Им также удалось добиться 3 % КПД передачи преобразования энергии в органических тонкопленочных солнечных батареях, в которых используется этот материал. Профессор Хасимото говорит, что в будущем возможно использование этого материала для крыш и стен домов, который, в сущности, позволит домам самостоятельно обеспечивать себя электроэнергией.
Как работают органические тонкопленочные солнечные батареи?
В тонкопленочных солнечных батареях между электродами находится тонкий слой из двух типов органического материала, и электроны этого слоя, перемещаясь, вырабатывают энергию. Два материала, содержащиеся в микропленке представляют собой донорный материал, высвобождающий электроны, и акцепторную примесь, которая принимает эти электроны и направляет их к катоду. При повышении электрического напряжения и электрического тока, вырабатываемых солнечной батареей, увеличивается КПД передачи преобразования энергии. Максимальное напряжение зависит от энергетической разницы между донорным и акцепторным материалами, в то время как максимальный электрический ток зависит от состояния перехода между двумя материалами.
С помощью замены части структуры донорного материала новой структурой компания «Toray» добилась увеличения энергетической разницы с 0.6-0.7 вольт до 1 вольта. Кроме этого при соединении двух типов новых нового заменителя в донорном материале переход между двумя материалами также улучшился. В результате, фирме удалось добиться повышения КПД передачи преобразования солнечной энергии в электрическую, повысив предыдущие лучшие мировые показатели с 5.15 % до 5.52 %.
Среди различных типов солнечных батарей, разработка силиконовых батарей является наиболее прогрессивной. Однако производство силиконовых солнечных батарей является сложным и дорогостоящим процессом. При этом батареи получаются твердыми и несгибаемыми, что ограничивает вариации их применения. С другой стороны, органические тонкопленочные солнечные батареи могут производиться с помощью таких процессов как фотографическая или струйная печать, которые позволяют снизить цены при массовом производстве батарей. Более того, благодаря гибкости они могут быть применимы в различных сферах, включая даже такие энергоресурсы, которые люди могут носить на себе. Отрицательным моментом является тот факт, что КПД преобразования таких энергоресурсов на данный момент ниже, чем у силиконовых батарей. Для того, чтобы органические тонкопленочные солнечные батареи были рентабельны, их проводимость должна быть увеличена в 7%. Успехи компании «Toray» являются большим шагом к достижению этой цели, и теперь компания планирует запустить батареи в серийное производство к 2015 году.