Nadzieja w pogiętych ogniwach?
Ogniwa słoneczne są tym bardziej wydajne, im dłużej wystawimy je na działanie Słońca. To jednak zmienia w ciągu dnia swoją pozycję. Konieczne jest zatem stosowanie silników pozycjonujących panele słoneczne bądź układów optycznych, zapewniający ciągły dopływ światła.
Na University of Illinois powstały ogniwa o sferycznych kształtach, dzięki którym można będzie zrezygnować z silników i optyki, a promienie słoneczne zawsze do nich dotrą. Jeśli testy wykażą ich przydatność, mogą one zastąpić tradycyjne płaskie ogniwa, a jednocześnie ich produkcja nie będzie droga, gdyż małe sferyczne ogniwa łączone w duże macierze wymagają użycia mniejszej ilości materiału.
Dotychczas nie produkowano ogniw o powierzchniach sferycznych, gdyż współczesne techniki litograficzne najlepiej sprawdzają się na płaskich powierzchniach. Zespół z Univesity of Illinois poradził sobie z tym problemem dzięki technice samodzielnego dostosowywania kształtu z płaskich powierzchni.
Naukowcy zaczęli od litograficznej obróbki cienkiej płaskiej warstwy krzemu. Następnie wycięli z niego formę o kształcie kwiatu. Na środku przykleili kawałek szkła, który pomagał zachować nadaną formę. W środek "kwiatu" wpuścili kroplę wody. Gdy ta parowała, napięcie powierzchniowe spowodowało, że "płatki" krzemu się uniosły, tworząc sferę.
Jak mówi profesor Ralph Nuzzo, szef zespołu badawczego, największą trudnością jest opracowanie kolejnych etapów produkcji tak, by uzyskać wymagany kształt. Uczeni stworzyli więc liczne modele matematyczne opisujące, co należy zrobić, by krzem przybierał różne kształty, jak reaguje on na obecność wody i w jaki sposób należy wodę wzbogacić środkami chemicznymi, by w pożądany sposób oddziaływała na krzem.
Zespół Nuzzo otrzymał w opisany powyżej sposób cały zestaw mikroskopijnych sferycznych ogniw słonecznych. Pierwsze testy wykazały, że ich wydajność wynosi zaledwie 1%. To niewiele jak na ogniwa, jednak, co warto podkreślić, to lepszy wynik niż można uzyskać z płaskich ogniw wyprodukowanych przy użyciu takiej samej technologii i tej samej ilości materiału. To z kolei oznacza, że po ulepszeniu nowa technika może okazać się lepsza od obecnie stosowanych.
Jednak jej zalety nie ograniczają się do krzemu. Za jej pomocą można zginać też inne materiały. Zginanie jest bardzo interesujące, gdyż pozwala uzyskać fantastyczne trójwymiarowe kształty - stwierdził profesor George Barbastathis z MIT-u.
Komentarze (6)
mikroos, 25 listopada 2009, 13:31
Nie jestem ekspertem, ale nie wydaje mi się, żeby ten wynalazek miał większą przyszłość. Produkcja energii elektrycznej jest przecież największa przy padaniu światła pod kątem 90 stopni. W przypadku sfery optymalny kąt padania będzie więc miał bardzo mały wycinek całego ogniwa.
IMHO zwykłe silniki są znacznie lepszym rozwiązaniem. Niedawno widziałem też artykuł o prototypie układu pozycjonującego, który samodzielnie, na zasadzie rozszerzalności cieplnej, ustawia się prostopadle do promieni słonecznych. Wg mnie właśnie tu warto szukać, choć jak zawsze podkreślam, że inżynierem nie jestem
yaworski, 25 listopada 2009, 15:08
@mikroos: nie bierzesz pod uwagę całkowitych kosztów i zysków. Koszt ogniwa z dowolnym mechanizmem pozycjonowania będzie zawsze wyższy, niż ogniwa bez takiego systemu.
Jeżeli dobrze zrozumiałem ideę, to te nowe ogniwa są niewielkie, więc można ich umieścić na tym samym terenie znacznie więcej, niż dużych, pozycjonowanych mechanicznie. Dzięki temu zwiększy się powierzchnia, na która światło będzie padać pod kątem 90 stopni (będzie i tak mniejsza, niż przy pozycjonowaniu mechanicznym, ale odpada sporo kosztów związanych z elementami mechanicznymi systemu).
mikroos, 25 listopada 2009, 15:29
A jak myślisz, ile będzie kosztowała produkcja precyzyjnie uformowanej powierzchni? I ile stracisz na energii? Jeśli chodzi o mechanizm, wystarczy prosty silnik krokowy połączony z timerem. Raczej nie wymaga to rekordowych nakładów.
Prawda, ale w jednostce czasu ciągle tylko malutki wycinek tej matrycy będzie ustawiony optymalnie.
cyberant, 25 listopada 2009, 15:39
Kiedyś była informacja o ogniach słonecznych wykonanych ze splątanych nanorurek, miały tą zaletę, że niezależnie od kąta padania światła absorbowały praktycznie taką samą ilość promieni słonecznych, a żeby było jeszcze ciekawiej - ilość generowanego prądu była większa niż w tradycyjnych ogniwach o podobnej powierzchni ogniwa. (splątane nanorurki tworzyły trójwymiarową strukturę w której grzęzły promienie świetlne a niewiele ich się odbijało) problemem były koszty produkcji, która jak zapowiadali miała być dopracowana i obniżona...
Chyba to najlepsza droga rozwoju na tą chwilę. Jednak może w tym newsie chodzi bardziej o pokrywanie panelami dużych zaokrąglonych powierzchni? (dach opływowego samochodu, jego wyprofilowany spoiler, maskę i klapę bagażnika? Bo w chwili obecnej przyklejanie do nich płaskich paneli wygląda niezbyt atrakcyjnie, i wali w oczy prowizorką... jak by zrobić np. światłoczuły lakier do samochodu ?
wilk, 25 listopada 2009, 16:53
Hmm, skoro dotąd był problem ze zginanymi ogniwami, to czemu nikt nie wpadł np. na http://tnij.org/ezgm
thibris, 26 listopada 2009, 04:11
Jak to nikt a to nie wpadł ? Widziałem jakichś ludzi w telewizji co się o to potykali, chyba Orły jakieś czy coś...