Графен в солнечных батареях

В марте текущего года я поделился с вами новостью, касаемо нового материала графена. Заключение специалистов о том, что он может стать одним из технологических составляющих в построении машин и механизмов следующего поколения и индикатором 4-й промышленной революции большинству читателей ничего не говорит.

Однако, чем больше появляется информации о новых открытиях, тем более чаще в компонентах и составляющих в качестве материала используется графен. И уж совсем непонятно, как этот новый технологический материал может применяться при изготовлении солнечных батарей.

Сколько бы я ни читал и не знакомился с аналитической информацией о новых технологиях изготовления фотоэлементов для солнечных панелей, лучших и надежных образцов, изготовленных на кремневой основе пока на практике нет.  Хозяева станций и специалисты знают, что при построении солнечных электростанций достаточной мощности (3-5 кВт) для электроснабжения индивидуального дома из-за жесткой конструкции и каркаса требуется значительная территория.

Элементарные расчеты показывают, что при мощности потока солнечных лучей в 1000 Вт/м2 и  КПД солнечной батареи 13-18%, с одного квадратного метра, мы получаем всего 180 Вт. Или для обозначенной мощности необхадима площадь от 16 до 27 кв. м. Именно поэтому, чтобы избежать большой площади, ученые и изобретатели пытаются найти замену кремнию. Так появились гибкие фотоэлементы на органике. Об одной из таких разработок хочу сегодня с вами поделиться.

Графеновые электроды

Органические солнечные панели проигрывают аналогам на основе кремния по ряду параметров, но при этом они легче, дешевле и, главное, почти прозрачные. Отличная платформа для экспериментов с дизайном батарей-невидимок, но все портит наличие металлических электродов. Новаторы поставили перед собой задачу,  что, если заменить металл на графен? При толщине проводника в один атом для человеческого глаза он невидим, какой бы ни была электрическая сеть.

Однако с графеном трудно работать, стандартные инженерные решения здесь только во вред. Йи Сонг (Yi Song) из Массачусетского Технологического Университета прямо говорит, что им посчастливилось найти интересный вариант. Вместо приклеивания графена на подложку, что ухудшает свойства проводника, они просто нанесли два слоя графена по бокам тонкой ленты с этиленвинилацетата. Она служит основой конструкции и одновременно изоляцией.

Эффективность преобразования энергии в батарее с графеновыми проводниками достигает коэффициента 4,1 — гораздо хуже, чем в традиционных конструкций, но лучший показатель среди «прозрачных» батарей. Конечно, это условность, даже с неброским графеном внутри панель пропускает только 70% видимого человеком света, но опять же, это самый высокий показатель на данный момент.

Ученые рассчитывают, что в перспективе смогут нарастить эффективность панелей с графеновыми электродами еще на 10% без потери прозрачности. Они будут выглядеть как дымчатый гибкий занавес, почти невесомый, но достаточно прочный, чтобы монтироваться без дополнительного каркаса. И, в теории, такие панели можно будет установить на стены и даже окна, как прозрачный лак, без ущерба для эстетической составляющей интерьера.Источник

Резюмируя сказанное, следует заметить, что само применение графена в солнечных батареях это, несомненно, шаг к разработке технологии по изготовлению фотоэлементов любой конфигурации и размещение их на любой поверхности. Проблема, как это часто бывает, заключается в развитии технологии от лабораторного образца до полноценной системы, которую можно выпустить на рынок — на этой может уйти не один год.

Спасибо за прочтение! 🙂 Если вам понравилось, пожалуйста, поделитесь с друзьями и в комментариях черкните пару слов своего мнения.

  • Анатолий Гоненко

    А по стоимости , что дешевле , обычные или графеновые ?

    • Анатолий, вопрос очень хороший и ответ — обычные дешевле. Но!? Почти все научные лаборатории мира сейчас работают над технологией получения в массовом количестве графеновых нанотрубок. Потому, что их добавление в любые материалы меняет кординально свойства последних, как и в нашем случае с солнечными панелями — они становятся гибкими и прозрачными.
      Почитайте еще здесь, http://old.savenergy.info/page/stanet-li-grafen-dostupnym-materialom (это старая версия моего сайта) Вам будет интересно

  • Анатолий Гоненко

    Спасибо.Почитаю.

    • Приятного чтения