Солнечные батареи прозрачные: Прозрачные солнечные батареи — Интернет-Магазин Spares.ru

Учёные создали прозрачную солнечную панель, которую можно интегрировать в смартфон

Почему прозрачные солнечные панели могут заменить окна в ближайшем будущем

Этот материал написан посетителем сайта, и за него начислено вознаграждение.

Независимо от того, насколько устойчивыми, экологичными и чистыми источниками энергии они являются, традиционные солнечные панели требуют большой площади установки и больших первоначальных инвестиций. Из-за этих ограничений их трудно внедрять в городских районах (особенно в районах с большим количеством многоквартирных домов или магазинов). Но благодаря работе изобретательных инженеров из Мичиганского университета, возможно, скоро это перестанет быть проблемой.  

Исследователи создали прозрачные солнечные панели, которые, по их утверждению, можно использовать в качестве окон, вырабатывающих энергию, в наших домах, зданиях и даже съемных квартирах.

Image credits: Kenrick Baksh/Unsplash

рекомендации

Если эти прозрачные панели действительно способны экономично генерировать электроэнергию, то дни обычных окон могут быть сочтены. Скоро мы сможем получить доступ к дешевой солнечной энергии независимо от того, где мы живем — и, что еще лучше, мы сможем избавиться от ужасных отключений электроэнергии, которые случаются время от времени, потому что благодаря прозрачным солнечным панелям, похожим на стекло, каждый дом и каждый современный небоскреб сможет самостоятельно вырабатывать электроэнергию.  

Общий обзор прозрачных солнечных панелей 

Для того чтобы генерировать энергию из солнечного света, солнечные элементы, встроенные в солнечную панель, должны поглощать солнечное излучение. Поэтому они не могут полностью пропускать солнечный свет через себя (как это делает стекло в окне). Таким образом,  поначалу идея прозрачных солнечных панелей может показаться абсурдной и совершенно нелогичной, ведь прозрачная панель не должна поглощать излучение. 

Исследователи обнаружили, что это не совсем так. Вернее, это совсем не так.

Солнечные панели, созданные инженерами Мичиганского университета, состоят из прозрачных люминесцентных солнечных концентраторов (TLSC). Состоящие из цианина, TLSC способны избирательно поглощать невидимое солнечное излучение, включая инфракрасное и ультрафиолетовое излучение, и пропускать через себя остальные видимые лучи. Другими словами, эти устройства прозрачны для человеческого глаза (практически как стекло), но при этом поглощают часть солнечного света, который затем преобразуется в электричество. Это относительно новая технология, впервые разработанная только в 2013 году, но уже сейчас она демонстрирует впечатляющие результаты. 

 Профессор Р. Лант из MSU демонстрирует прозрачный люминесцентный солнечный концентратор. Image credits: Мичиганский государственный университет

Панели, оснащенные TLSC, можно формовать в виде тонких прозрачных листов, которые в дальнейшем можно использовать для создания окон, экранов смартфонов, крыш автомобилей и так далее. В отличие от традиционных панелей, в прозрачных солнечных панелях не используется силикон, вместо этого они состоят из слоя оксида цинка, покрытого слоем IC-SAM на основе углерода и слоем фуллерена. Слои IC-SAM и фуллерена не только повышают эффективность панели, но и предотвращают разрушение поглощающих излучение участков солнечных элементов.

Удивительно, но исследователи из Мичиганского государственного университета (МГУ) также утверждают, что их прозрачные солнечные панели могут прослужить более 30 лет, что делает их более долговечными, чем большинство обычных солнечных панелей. По сути, вы можете оснастить свои окна этими прозрачными солнечными элементами и получать бесплатное электричество без особых хлопот в течение десятилетий. Неудивительно, что такая перспектива заинтересовала многих людей. 

По словам профессора Ричарда Ланта (который руководил экспериментом по созданию прозрачных солнечных панелей в Мичиганском университете), «высокопрозрачные солнечные батареи представляют перспективное направление для новых солнечных технологий». Он также добавляет, что в будущем эти устройства смогут обеспечить такой же потенциал выработки электроэнергии, как солнечные системы на крышах домов, а также обеспечить наши здания, автомобили и гаджеты способностью к самоподзарядке.

«Это то, над чем мы работаем», — сказал он. «Традиционные солнечные технологии активно изучаются уже более пяти десятилетий, но мы работаем над созданием высокопрозрачных солнечных батарей всего около пяти лет. В конечном счете, эта технология предлагает перспективный путь к недорогому и широко распространенному использованию солнечной энергии на малых и больших площадях, которые ранее были недоступны».  

 Image credits: Djim Loic/Unsplash 

Последние достижения в области технологии прозрачных солнечных панелей

Помимо исследований, проводимых профессором Ричардом Лантом и его командой в MSU, есть и другие исследовательские группы и компании, работающие над созданием усовершенствованных солнечных стеклопакетов. Ранее в этом году команда из Университета ИТМО в России разработала более дешевый метод производства прозрачных солнечных батарей. Исследователи нашли способ производить прозрачные солнечные панели намного дешевле, чем когда-либо прежде.

«Обычные тонкопленочные солнечные элементы имеют непрозрачный металлический внутренний слой, который позволяет им задерживать больше света. В прозрачных солнечных элементах используется светопроницаемый задний электрод. В этом случае часть фотонов неизбежно теряется при прохождении через него, что снижает производительность устройств. Кроме того, производство обратного электрода с нужными свойствами может быть довольно дорогим», — говорит Павел Ворошилов, научный сотрудник физико-технического факультета Университета ИТМО.

«Для наших экспериментов мы взяли солнечный элемент на основе малых молекул и прикрепили к нему нанотрубки. Затем мы провели легирование нанотрубок с помощью ионного затвора. Мы также обработали транспортный слой, который отвечает за то, чтобы заряд с активного слоя успешно достиг электрода. Это удалось реализовать без вакуумных камер, работая в условиях окружающей среды. Все, что необходимо было сделать, это капнуть немного ионного раствора и приложить небольшое напряжение, чтобы создать требуемые свойства», — добавляет автор работы Павел Ворошилов. 

Научный сотрудник Нового физтеха Университета ИТМО Павел Ворошилов.

Технологическая компания PHYSEE из Нидерландов успешно установила свое окно PowerWindow на основе солнечной энергии, на площади 300 квадратных футов в здании банка Rabobank, в Голландии. Хотя в настоящее время прозрачные окна PowerWindow недостаточно эффективны для удовлетворения потребностей в энергии всего здания, PHYSEE утверждает, что, приложив еще немного усилий, вскоре они смогут увеличить эксплуатационные характеристики и мощность генерации энергии своих солнечных окон.   

Калифорнийская компания Ubiquitous Energy также работает над системой «ClearView Power», целью которой является создание солнечного покрытия, способного превратить стекло, используемое в окнах, в прозрачные солнечные панели. Это солнечное покрытие позволит прозрачным стеклянным окнам поглощать высокоэнергетические инфракрасные излучения. Компания утверждает, что в ходе первоначальных испытаний солнечных батарей ClearView удалось достичь эффективности в 9,8%.

В сентябре 2021 года объект корпорации Nippon Sheet Glass (NSG), расположенный в городе Чиба, стал первым в Японии зданием, оснащенным солнечными окнами. Прозрачные солнечные панели, установленные NSG на своем объекте, разработаны компанией Ubiquitous Energy.  Недавно, в рамках сотрудничества с Morgan Creek Ventures, Ubiquitous Energy также установила прозрачные солнечные окна на строящемся коммерческом здании Boulder Commons II в Колорадо.

 PowerWindows работают при прямом и отраженном свете, под любым углом к солнцу 

Все эти интересные тенденции указывают на то, что рано или поздно мы также сможем установить прозрачные солнечные окна, генерирующие энергию, в наших домах. Такое небольшое изменение в способе производства энергии в глобальном масштабе может стать большим шагом к жизни в более энергосберегающем мире.

Однако пока мы еще не дошли до этого

Если все вышесказанное звучит слишком хорошо, чтобы быть правдой, то так оно и есть. Эффективность этих полностью прозрачных солнечных панелей составляет около 1%, хотя технология имеет потенциал для достижения эффективности около 10% — это по сравнению с 15%, которые мы уже имеем для обычных солнечных панелей ( эффективность некоторых из них может достигать 22% или даже немного выше).

Таким образом, технология пока не позволяет сделать прозрачные солнечные батареи достаточно мощными, но в недалеком будущем это неизбежно произойдет. Более того, преимущество этой технологии заключается в том, что она может быть использована в небольших объемах, в местах, где нет возможности установить обычные солнечные батареи. При этом их не обязательно заменять, достаточно просто дополнить.

Если задуматься, то еще десять лет назад солнечная энергия вообще не считалась конкурентоспособной, а в одном из последних исследований было доказано, что сейчас это самый дешевый вид электроэнергии за всю историю человечества. Хотя прозрачные солнечные батареи еще не нашли настоящего применения, тем не менее, мы видим, как быстро может развиваться этот вид технологии, и перспективы для достижения больших результатов весьма велики. 

Одна только мысль о том, что вскоре мы сможем получать энергию от окон наших зданий, показывает, как далеко мы продвинулись. Энергетическая революция не за горами, и с нашей стороны было бы разумно отнестись к ней серьезно.

Этот материал написан посетителем сайта, и за него начислено вознаграждение.

21 Инновации в области устойчивого развития меняют мир

Чтобы выжить, мир должен измениться: вот некоторые из самых интересных инноваций в области устойчивого развития, которые могут спасти планету.

Никогда еще не было такого стремления к экологичным продуктам и технологиям, как сегодня. Мы достигли критической точки в отношении изменения климата, и многие новаторы и предприятия делают все возможное, чтобы построить более экологичное будущее. Вот лишь некоторые из невероятных примеров устойчивых инноваций, которые могут изменить мир, каким мы его знаем, и проложить путь к более устойчивому образу жизни.

1. Проект по избавлению от смога: загрязнение воздуха теперь можно превратить в драгоценности

Источник: Studio Roosegaarde

Даан Роозегаарде — изобретатель первого в мире пылесоса для сбора смога. Башня Smog Free Tower имеет размеры почти 23 фута (7 метров) и всасывает загрязненный воздух, очищая его в процессе ионизации, прежде чем снова выпустить его. При максимальной производительности башня очищает 30 000 м3 воздуха в час.

Благодаря дизайну Roosegaarde вы даже можете носить кольца, сделанные из сжатых частиц смога, собранных из башни. Покупая и надевая кольцо Smog Free Ring, вы вносите свой вклад в более чем 10 700 квадратных футов (1000 квадратных метров) чистого воздуха. С момента своего создания проект привлек большое внимание, завоевав множество наград. Недавние кампании башни были запущены в Южной Корее, Китае, Нидерландах, Мексике и Польше.

Источник: Studio Roosegaarde

2. Zéphyr Solar: автономный воздушный шар на солнечных батареях, доставляющий электричество в зоны бедствия

Источник: EONEF

Zéphyr — фотогальванический воздушный шар и экологически чистый генератор, созданный Карен Ассараф, Жюли Дотель и Седриком Томисси и их Францией. на базе стартапа EONEF. Автономная воздушная платформа выполнена в виде гелиевого баллона. Воздушные шары, работающие по отдельности или в составе сети воздушных наблюдений, могут быть развернуты менее чем за час, могут летать до 30 дней за раз, способны выдерживать ветер со скоростью 70 км/ч и могут летать на больших высотах. .

Воздушные шары EONEF можно использовать для широкого круга экологических инициатив. Они включаются в научные миссии, такие как наблюдение за дикой природой, измерение качества воздуха, и могут использоваться для улучшения координации во время стихийного бедствия. Это один из наших любимых устойчивых инновационных проектов, появившихся во Франции за последние годы.

3. Инициатива «Зеленое строительство»

Источник: Construction Climate Challenge 

Инициатива «Зеленое строительство» (GBI) — это международная инициатива, направленная на создание устойчивых, ресурсосберегающих зданий. Они предлагают программу сертификации для коммерческих зданий, которые придерживаются своего взгляда на безвредность для окружающей среды. Их цель — установить стандарт передовой практики для «зеленых» зданий во всем мире, а также предоставить сторонние инструменты оценки требований устойчивости.

4. B-Droid: Роботизированные пчелы могут помочь нам построить светлое будущее

Источник: Доктор Эйджиро Мияко/NPR органические аналоги. Миссия B-Droid состоит в том, чтобы помочь увеличить естественную популяцию пчел, поручая роботизированным пчелам малопитательные и трудоемкие задачи по опылению.

Созданная исследователями из Варшавского университета концепция B-Droid состоит из управляющей платформы и множества автономных и полуавтономных роботов, способных эффективно идентифицировать и опылять сельскохозяйственные культуры. Будем надеяться, что это устойчивое новшество не превратится в серию «Черного зеркала».

5. Groasis Waterboxx: теперь можно выращивать деревья в пустыне

Источник: Groasis

Groasis Waterboxx был создан голландским экспортером цветов Питером Хоффом. Groasis — это посадочное устройство, которое делает выращивание сельскохозяйственных культур в пустыне возможным и эффективным с точки зрения ресурсов. Он состоит из «умного ведра», сделанного из переработанной бумаги, которое может проращивать семена, инкубировать саженцы и поливать растения. Он требует на 90% меньше воды, чем традиционные методы выращивания, и может использоваться в некоторых из самых экстремальных климатических условий на Земле.

Самый популярный

Источник: NASA/Bill White/Wikimedia Commons

6.

Сады трав в супермаркетах: меньше отходов, лучше вкус

Источник: studiomfd клиентам самые свежие продукты. Инициатива разработана совместно с дизайнерским агентством studiomfd. Травы выращивают до зрелости за пределами участка, а затем отправляют в магазины.

Покупатели могут нарезать столько веточек трав, сколько им нужно, не покупая предварительно упакованные веточки. Это простой и эффективный способ сократить использование пластиковой упаковки. Подобные проекты являются примерами простых устойчивых инноваций с далеко идущими положительными последствиями. Вы также можете попробовать вырастить собственные травы дома.

7. AirCarbon: экологичный пластик будущего

Источник: AirCarbon

AirCarbon был разработан Newlight Technologies и уже получил множество наград за свою инновационную экологичность. Он сделан из выбросов углерода, которые в противном случае были бы выброшены в воздух, и может иметь множество применений. Это подтвержденный углеродоотрицательный материал, а это означает, что каждый этап его производства и использования является полностью экологичным и устойчивым. Поскольку он не сделан из масла, как другие пластмассы, он также является экономичной альтернативой другим синтетическим материалам.

8. Солнечное стекло может покрыть ваш дом в будущем

Источник: Ричард Лант/Университет штата Мичиган

Солнечное стекло может изменить то, как мы создаем дома и коммерческие здания. Исследователи из Мичиганского университета разрабатывают солнечное стекло — экологичный инженерный проект, который в последние годы вызвал много шума. Как следует из названия, солнечное стекло сможет улавливать и хранить солнечную энергию.

По данным исследовательской группы, существует от 5 до 7 миллиардов квадратных метров полезной оконной площади, что достаточно для обеспечения 40% потребностей США в энергии с помощью солнечного стекла.

9. ENGIE Insight: Предоставление ресурсов для устойчивого мира

Источник: Engie

Ранее известная как Ecova, ENGIE Insight представляет собой инициативу по устойчивому управлению ресурсами, которая работает с предприятиями для снижения воздействия на окружающую среду. Они предоставляют технологии и экспертов, чтобы помочь предприятиям стать более устойчивыми и сократить свой углеродный след. На сегодняшний день они сотрудничают с AMTRAK, GameStop и другими компаниями для создания ресурсоэффективных методов ведения бизнеса, не наносящих вреда окружающей среде.

10. Demetra: Органическое сокращение пищевых отходов проще, чем вы думаете

Источник: McKay Savage/Wikimedia Commons

Созданный итальянским стартапом Green Code, Demetra представляет собой полностью натуральное средство для сохранения пищевых продуктов. Он сделан из 100% растительных экстрактов и может увеличить срок годности натуральных продуктов.

Благодаря Demetra продукты больше не нужно хранить при низких температурах во время транспортировки, что экономит много энергии. Продукт также помогает продуктам дольше оставаться свежими и спелыми, эффективно сокращая пищевые отходы в супермаркетах и ​​продуктовых магазинах.

11. Корзина: Безопасная очистка океанов с помощью мусорных баков

Источник: Seabin

Морская корзина была создана Эндрю Тертоном и Питом Цеглински, двумя серферами, которые хотели очистить Мировой океан. Seabin может отфильтровывать пластик, моющие средства и масло, позволяя чистой воде вытекать обратно. Внутри мусорного ведра улавливающий мешок, который улавливает любые плавающие загрязнители.

Погружной водяной насос всасывает воду через бак и выбрасывает ее после очистки. Его нужно опорожнять только один раз в месяц, и он может оказать большое влияние на загрязнение воды в портах и ​​гаванях по всему миру. Экологичная инженерия для победы!

12. S.Café: Fabric created with recycled from coffee grounds

Source: S. Cafe

S. Café разработала метод преобразования кофейной гущи в пригодный для носки текстиль, который более энергоэффективен и быстрее в производстве, чем традиционные натуральные волокна. Их запатентованная пряжа сохнет на 200% быстрее, чем хлопок, и ее можно производить при низких температурах и с небольшими затратами энергии. Кроме того, пряжа естественным образом впитывает запахи и отражает ультрафиолетовые лучи благодаря своим уникальным микропорам.

13. Sundrop Farms: энергоэффективное сельское хозяйство

Источник: Mansouraboud68/Wikimedia Commons

Sundrop Farms известна тем, что использует ряд устойчивых сельскохозяйственных технологий, требующих меньше ограниченных ресурсов, чем традиционное сельское хозяйство. Этот устойчивый сельскохозяйственный проект зависит от концентрированной солнечной энергии и термического опреснения. Их ферма в Порт-Огасте, Южная Австралия, орошается водой из залива Спенсер, которая опресняется перед использованием для кормления сельскохозяйственных культур. Этот процесс опреснения, наряду с другими операциями на ферме, полностью обеспечивается солнечной энергией.

14. Veganbottle: полностью натуральная альтернатива пластиковым бутылкам

Источник: Veganbottle

Veganbottle, созданная компанией LYSPACKAGING, изготовлена ​​из полностью натурального биопластика, который может навсегда заменить пластиковые бутылки. Все в Veganbottle, от крышки до обертки, сделано из 100% биоразлагаемых материалов. Бутылка изготовлена ​​из экстракта сахарного тростника. Сахарный тростник требует гораздо меньше воды, чем другие культуры, а производство самой бутылки требует меньше энергии, чем обычное производство.

15. PowWow Energy: экономьте воду и деньги с помощью этого инновационного приложения

Источник: Longhair/Wikimedia Commons

PowWow Energy — это приложение, которое сообщает фермерам, когда возникает проблема с их ирригационной системой. Они предлагают два продукта: насосный монитор для сокращения расхода воды и советник по ирригации, обеспечивающий максимально возможную урожайность.

Источник: PowWoW

Их продукты позволяют фермерам отслеживать свои собственные данные, когда речь идет об использовании воды, и немедленно выявлять утечки или поломки труб. Пользователи получают сообщения из приложения только тогда, когда возникает проблема, что позволяет им эффективно избегать потерь и получать максимальную отдачу от урожая.

16. Семена Eka 1 и Eka 2: предлагаемое решение проблемы вырубки лесов

Источник: инициатива oneVillage/Wikimedia Commons

Производство пальмового масла уже давно связано с повсеместным обезлесением, поскольку для выращивания этого продукта вырубаются огромные площади тропических лесов. Однако благодаря новым семенам, разработанным Golden Agri-Resources, в этом больше нет необходимости.

Растения, выращенные из новых семян, известных как Эка 1 и Эка 2, могут производить в три раза больше масла, чем текущий средний показатель по отрасли. Модифицированные семена также созреют быстрее и будут менее восприимчивы к засухе и болезням.

17. CloudFisher: Преобразование тумана в питьевую воду

Источник: Фонд WaterSifung 

Созданный Aqualonis, CloudFisher может позволить людям, живущим в прибрежных или горных районах, превращать туман в безопасную питьевую воду. Эту воду также можно использовать для орошения сельскохозяйственных культур или для лесохозяйственных работ.

Он изготовлен из трехмерной сетки, которая может выдерживать высокие скорости ветра, сохраняя при этом воду. Он поставляется в различных размерах, чтобы удовлетворить индивидуальные потребности или потребности всей деревни. Пример зеленых инноваций уже используется, чтобы помочь людям во всем мире.

18. Fairphone: первый в мире смартфон, отвечающий требованиям этики

Источник: Fairphone/Wikimedia Commons

Fairphone — это модульный смартфон, разработанный с учетом принципов добросовестной работы и утилизации. Чтобы бороться с растущим количеством отходов, вызванных выброшенными электронными товарами, Fairphone создал долговечный смартфон, который можно легко отремонтировать.

Вместо того, чтобы заменять весь телефон, если его часть сломается, Fairphone позволяет просто заменить сломанный модуль. Все, от аккумулятора до аудиоразъема, можно заменить, а это значит, что меньше телефонов попадет на свалку.

19. Фургоны доставки Waitrose, работающие на пищевых отходах

Источник: Basher Eyre/Wikimedia Commons

В прошлом году британская сеть супермаркетов Waitrose представила новый парк экологически чистых фургонов доставки. Фургоны работают на биометане, устойчивой альтернативе ископаемому топливу. Транспортные средства для доставки несут ответственность за высокий уровень выбросов углерода, и поиск экологичных альтернатив бензиновым и дизельным системам доставки имеет решающее значение. Фургоны, подобные тем, которые использует компания Waitrose, могут изменить правила игры для парков доставки по всему миру.

20. Bakey’s: вкусный способ заменить пластиковые столовые приборы

Источник: Pixabay

Компания Bakey’s, созданная Нараяной Писапати, представляет собой зеленую альтернативу пластиковым столовым приборам. Пластиковые столовые приборы не могут быть переработаны, поэтому каждый год образуется большое количество отходов. Bakey’s — это бренд съедобных столовых приборов, которые бывают трех разных вкусов: простые, сладкие и пикантные. Они на 100% натуральные, веганские и разлагаются, если их не съесть.

21. Outerwall EcoATM: получите наличные за старую электронику

Источник: Майкл Ривера/Wikimedia Commons

Выброшенные электронные продукты составляют огромное количество отходов, и усилия по переработке наращивают усилия, чтобы побудить людей не выбрасывать свои старые гаджеты. Одной из инициатив является EcoATM — машина, которая дает вам деньги в обмен на ваши выброшенные устройства.

Все, что вам нужно сделать, это принести свое устройство в киоск EcoATM, где оно будет оценено и оценено, и вы сможете уйти с деньгами, переведенными непосредственно на ваш банковский счет, PayPal или ваучерами! Отличный стимул оставаться зеленым.

Заинтересованы в более экологичных инженерных проектах? Посмотрите на этого робота, который может сказать фермерам, когда поливать урожай.

Для вас

инновации

Главный директор по гражданским и коммерческим космическим системам компании Draper Пит Пейсли сказал нам, что август «выглядит неплохо» для миссии Artemis I.

Крис Янг | 02.08.2022

наукаАвстралийский астрофизик говорит, что нам повезло: обломки корабля SpaceX Crew-1 приземлились в сельской местности

Крис Янг| 13.08.2022

инновацииОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ: Этот спектрометр с квантовыми точками может ускорить орбитальные миссии Урана и Нептуна

Дина Тереза| 27. 09.2022

Еще новости

наука
Команда НАСА изучает загадочные неопознанные летающие объекты

Лукия Пападопулос| 23.10.2022

Инновация
Космический цемент здесь: как его можно использовать для строительства домов на Марсе и Луне

Дина Тереза| 16.09.2022

транспорт
«Икона морей»: представлен самый большой круизный лайнер в мире

Лукия Пападопулос| 22.10.2022

Прозрачные солнечные панели вскоре могут превратить окна в сборщики энергии

Скрытие прозрачных солнечных панелей на виду может значительно ускорить внедрение солнечной энергии.

Солнечные панели изменили то, как мы производим и потребляем электроэнергию. Размещая их на полях, стенах и крышах, отдельные домохозяйства и предприятия теперь могут генерировать собственную электроэнергию по относительно низким ценам или даже продавать ее близлежащим электросетям, когда их предложение превышает их потребление.

Задача: Солнечная энергия, вероятно, будет играть все более важную роль в сокращении глобальных выбросов парниковых газов, поскольку инновации продолжают повышать эффективность технологии.

Один из способов, которым солнечная энергия может вскоре стать более широко используемой, — это интегрировать солнечные панели в более широкий спектр обычных материалов и технологий, не создавая неудобств для тех способов, которыми мы сегодня пользуемся этими вещами.

Ученые-материаловеды недавно исследовали, как сделать так, чтобы солнечные панели сливались с окружающей средой, делая их более прозрачными. Если это удастся, устройства для сбора энергии можно будет незаметно размещать поверх окон, экранов дисплеев или даже человеческой кожи, что еще больше расширит возможности технологии.

Используя уникальные свойства передовых твердых материалов, инженеры добились прогресса в создании прозрачных солнечных панелей. Но на данный момент даже новейшие конструкции пропускают менее 70% входящего света — этого недостаточно для того, чтобы устройства сливались с окружающей средой.

Новый дизайн: Группа исследователей из Японии предприняла многообещающие шаги для решения этой проблемы прозрачности. Во главе с Тошиаки Като из Университета Тохоку команда новаторского дизайна работает, используя сложные взаимодействия между ультратонкими материалами.

Новая установка основана на проводящем материале, называемом оксидом индия-олова (ITO), который одновременно прозрачен и бесцветен. Чтобы изготовить свой солнечный элемент, команда Като подвергла электрод ITO воздействию паров дисульфида вольфрама (WS ₂ ). При правильных условиях пар осаждал слой WS ₂ толщиной в атом на поверхность ITO, которая действует как полупроводник.

Путем покрытия ITO тщательно подобранными тонкими металлами и помещения изолирующего слоя между ITO и WS ₂ исследователи могли точно контролировать «контактный барьер» между двумя материалами. Этот барьер описывает энергию, которую необходимо получить электронам, чтобы перейти из одного материала в другой.

В этом случае электроны в слое WS ₂ пересекают контактный барьер, поглощая входящие фотоны, и прыгают между двумя «энергетическими зонами» полупроводника, превращая материал из изолятора в проводник.

При этом электрон оставляет положительно заряженную «дырку» в полупроводнике, прежде чем перейти к проводящему ITO-электроду. Это создает напряжение между обоими носителями заряда, позволяя собирать электрическую энергию с солнечной панели.

Эффективность и прозрачность: Благодаря своему производственному подходу команда Като значительно увеличила высоту контактного барьера по сравнению с предыдущими разработками. Это значительно увеличило напряжение между электронами в ITO и дырками, которые они оставили в полупроводнике.

В свою очередь, их переделка сделала устройство более чем в 1000 раз более эффективным в преобразовании входящего света в электрическую энергию, чем существующие солнечные элементы на основе ITO. Тем не менее, выбор материалов командой был гораздо более прозрачным, чем в предыдущих проектах: он позволял примерно 79% входящего света, проходящего через него.

После этой демонстрации Като и его коллеги исследовали, как их солнечный элемент можно изготовить в больших масштабах, сохранив при этом его высокую эффективность.

В предыдущих солнечных элементах на основе ITO увеличение площади поверхности материала приводило к падению напряжения между электронно-дырочными парами, которые он генерировал. Это снизило его способность преобразовывать свет в электричество. Но, тщательно изменив расположение электрических соединений в своей конструкции, исследователи показали, что высокие характеристики могут поддерживаться в солнечных элементах размером до 1 см 9 .0232 2 в области.

Прозрачные солнечные элементы: Эта новая технология, которая уже продемонстрировала такой резкий скачок прозрачности и эффективности по сравнению с предыдущими конструкциями, может стать важным шагом вперед в усилиях по интеграции солнечных панелей в более широкий спектр существующих технологий, скрывая их. на виду, по сути.