Фотоэлементы размером с блёстку обеспечат получение дешевой солнечной энергии

Автор: kolinos | Рубрика: Энергия солнца

Исследователи из Национальной лаборатории Sandia разработали фотоэлектрические элементы размером с блёстку, что примерно в десять раз тоньше, чем обычные солнечные батареи, и обещают революцию в солнечной энергии. По данным исследовательской группы, эти элементы могут быть использованы в различных приложениях, начиная от спутников и устройств дистанционного зондирования и заканчивая палатками и даже одеждой. Похоже, что они смогут превратить любого человека в ходячее зарядное устройство.

Конечно, одежда, заряжаемая от солнца, не особо новая концепция. Однако ученые выявили свыше 20 значительных преимуществ новых солнечных элементов, в том числе улучшенную производительность, низкую стоимость и более высокую эффективность. Кроме того, исследовательская группа считает, что в модуль из новых фотоэлементов можно встроить на уровне чипа интеллектуальные средства управления, инверторы и аккумуляторы. Такой интегрированный модуль может помочь избавиться от многих проблем, таких как громоздкий дизайн и сетевые интеграционные процессы, с которыми в настоящее время сталкиваются бригады технической помощи.

Дешевые как чипсы

Сокращение стоимости отчасти объясняется тем, что для производства высокоэффективных и хорошо контролируемых микроэлементов не требуется много материала. Их размер составляет всего лишь от 14 до 20 микрометров толщиной (человеческий волос имеет толщину примерно 70 микрометров) – это в десять раз тоньше, чем обычные солнечные элементы, однако они могут использоваться для производства электроэнергии в больших масштабах. Таким образом можно значительно облегчить производство и монтаж по сравнению с текущими технологиями. А устойчивость к механическим деформациям, вследствие малого размера, делает их более надежными и долговечными.

Используя промышленную машину, называемую pick-and-place, можно разместить до 130000 штук блёсток в час на электрическую подложку с готовыми контактными точками, что позволяет сократить расходы на изготовление модуля. Стоимость каждого элемента оценивается в одну десятую цента, и ожидается, что каждый модуль будет содержать 10000 до 50000 элементов на метр – в зависимости от уровня требуемой оптической концентрации. Каждый элемент, кроме того, может быть оснащен недорогими солнечными концентратами, которые позволят увеличить число фотонов, превращающихся в электроны с помощью фотоэлектрического эффекта.

Обнадеживающие перемены

Ученые считают, что переход от производства обычных кремниевых пластин к производству фотоэлементов на микроуровне будет относительно прост, потому что они будут использовать методы, применяемые в микроэлектромеханических системах (MEMS), электронике и светодиодной промышленности.

Элементы будут созданы на основе кремниевых пластин, протравлены и сделаны в гексагональной форме с электрическими контактами, содержащимися на каждой форме. На данном этапе каждый элемент имеет 14,9 процента эффективности – он находится в выигрышной позиции по сравнению с промышленными модулями, которые имеют диапазон от 13 до 20 процентов эффективности.

Поделиться в соц. сетях