Īpaši plānas daudzslāņu saules baterijas, kuru pamatā ir nanostrukturēti materiāli

Zinātnieki visā pasaulē pievērš lielu uzmanību saules enerģijas pārveidošanas sistēmu uzlabošanai. Cenšoties palielināt to efektivitāti un pēc iespējas samazināt saules paneļu tiešās ražošanas izmaksas, Masačūsetsas Tehnoloģiju institūta zinātnieki nolēma izvēlēties soli, lai samazinātu saules bateriju biezumu.

Jaunā tipa paneļi var pārspēt jebkurus šādus risinājumus, un attiecībā uz elektroenerģijas ražošanu uz izmantotā materiāla kilogramu tas būs zemāks par urānu. Šādus paneļus var izgatavot no loksnēm, kas salocītas daudzos slāņos. grafēns vai molibdēna disulfīds, kura biezumā ir tikai viena molekula (monomolekulāru lokšņu kaudzes). Zinātnieki apgalvo, ka šī pieeja galu galā kļūs par vislabāko iespējamo pieeju saules enerģijas attīstībai.

Džefrijs Grosmans, Masačūsetsas Tehnoloģiju institūta enerģētikas profesora asistents, saka, ka, neraugoties uz lielu zinātnieku uzmanību, kas pēta divdimensiju materiālus, piemēram, grafēnu, pēdējos gados šo materiālu potenciāls izmantošanai saules pārveidotāju sistēmās ir pilnībā ignorēts. Izrādījās, ka šie materiāli nav tikai labi, bet arī ļoti labi tiek galā ar viņiem uzticēto uzdevumu.

Ilgtermiņā divu slāņu viena atoma biezums, kā tas tika uzrādīts Grossman komandai, dos efektivitāti 1-2%, pārvēršot saules gaismas enerģiju elektrībā. Šķiet mazs, salīdzinot ar 15-20% efektivitāti tradicionālie silīcija elementitomēr ir svarīgi atcerēties, ka rezultāts tiek sasniegts, izmantojot materiālus tūkstošiem reižu plānākus nekā salvetes.

Divslāņu akumulators, kura biezums ir 1 nanometrs, ir simtiem tūkstošu reižu plānāks nekā parasts silīcija, tāpēc, saliekot šīs plānākās loksnes daudzos slāņos, jūs varat ievērojami palielināt un pārsniegt parasto saules bateriju efektivitāti. Pēc Grossman līdzautoru domām, tas radīs ievērojamu konkurenci vispāratzītai tehnoloģijai.

Tur, kur svars ir kritisks, piemēram, kosmosa kuģos, aviācijā un jaunattīstības valstīs, kur transporta izmaksas ir ievērojamas, šādiem gaismas elementiem jau ir liels potenciāls.

Salīdzinot ar svaru, jaunie saules paneļi saražos līdz pat 1000 reižu vairāk enerģijas nekā parastās baterijas. Tajā pašā laikā visplānākā no līdz šim ražotajām tehnoloģijām saules baterijām svara ziņā 50 reizes pārsniedz jaunās.

Tas ir ne tikai transportēšanas, bet arī paneļu uzstādīšanas ērtums, jo puse no mūsdienu saules paneļu izmaksām ir nesošās konstrukcijas, kā arī savienojuma un vadības sistēmas izmaksas. Šīs izmaksas var ievērojami samazināt, izmantojot gaišākus dizainus.

Turklāt pats materiāls ir daudz lētāks nekā nepieciešamās tīrības silīcijs, kas tiek izmantots standarta saules baterijās, jo loksnes ir tik plānas, ka tām ir nepieciešams ļoti mazs izejvielu daudzums.

Šis ir iespaidīgs piemērs tam, kā nanostrukturēti materiāli var būt par pamatu jaunāko enerģijas ierīču projektēšanai. Paredzams, ka arī šo plāno slāņu mehāniskā izturība un elastība būs augsta. Izstrādātāji saka, ka tas ir tikai sākums jaunas paaudzes materiālu ražošanai saules enerģijai.

No vienas puses, šajā projektā izmantotie molibdēna disulfīds un molibdēna dislenīds ir tikai divi no daudzajiem divdimensionālajiem materiāliem, kurus šeit varētu potenciāli izmantot, nemaz nerunājot par to dažādajām kombinācijām lietošanai kopā.

Pētnieki uzskata, ka ir jāizpēta daudzi materiāli, un apstākļi refleksijai jau ir izveidoti. Tagad zinātnieki var aplūkot šos materiālus pilnīgi jaunā veidā.

Un, lai arī pašlaik nav rūpniecisku metožu molibdēna disulfīda un molibdēna dislenīda ražošanai, šī ir aktīvu pētījumu joma. Ražojamība ir būtisks jautājums, taču šī problēma ir atrisināma.

Šādu materiālu papildu priekšrocība ir to ilgstoša stabilitāte pat brīvā dabā, savukārt citiem saules materiāliem nepieciešams aizsargpārklājums ar smagiem stikla slāņiem, kas arī ir dārgi. Faktiski pastāv izturība pret ultravioletā starojuma un mitruma iedarbību, un tas jauno risinājumu padara ļoti uzticamu.

Sagatavošanas darbs ietvēra tikai materiālu datormodelēšanu, bet tagad zinātnieku grupa mēģina pašas izgatavot ierīces. Protams, tas ir tikai aisberga redzamā daļa, raugoties no divdimensiju materiālu izmantošanas, lai iegūtu "tīru enerģiju", saka zinātnieki.