Обзор новостей альтернативной энергетики за 14-21 февраля 2020 года

Уровень КПД гибких солнечных панелей достиг рекордной отметки

Появление эластичных фотоэлементов для создания гибких солнечных батарей открыло новую страницу в истории альтернативной энергетики. Однако полученный процент КПД ограничил возможности применения технологии. Изначально ее планировалось использовать в качестве полезного декора для одежды и аксессуаров, на которых не смогли бы удержаться обычные тонкие кремниевые конструкции. Но уровень эффективности в пределах 16% выступил непреодолимой преградой и на несколько лет отложил внедрение технологии.

Решением задачи стало создание органических солнечных элементов. Их отличает легкость, дешевизна и гибкость структуры, позволяющая использовать в качестве основы под солнечную батарею поверхности любых предметов, не имеющих стабильной формы. В частности, популярность приобрели нефуллереновые акцепторы электронов. Их изготавливают нанесением пленки на небольшую площадь (менее квадратного сантиметра), что считается очень трудоемкой технологией и не подходит для массового производства вследствие дороговизны. Однако никто не сомневался в ее перспективности, тем более что с ее помощью гибкие солнечные батареи достигли рекордного уровня в 16% КПД.

Прорыв совершили специалисты Китайской академии наук. Им удалось синтезировать новый тип нефуллереновых акцепторов электронов. Их можно использовать для покрытия основы солнечных батарей и получить КПД на уровне 17%, что дает ощутимый прирост вырабатываемой энергии. Многочисленные эксперименты доказали: новая форма неффулереновых акцепторов гарантирует повышенный КПД и может применяться для создания конструкций солнечных панелей.

Еще дальше в своих исследованиях сумели пойти специалисты китайской компании Microquanta Semiconductor. Они смогли создать солнечный модуль 200*800 см, эффективность конверсии света в электрическую энергию составила более 14%. В роли фотоэлемента был использован перовскит, также названный в числе основных материалов для будущих усовершенствований в области солнечной энергетики. Новое изобретение прошло тестирование в лабораториях Европейского агентства European Solar Test Installation agency.

Энергию дождевых капель – в полезное русло

Несколько дней назад специалисты Городского Университета Гонконга представили собственную конструкцию электрогенератора. Устройство под названием Droplet-based Electricity Generator предлагает выработку электроэнергии из энергии дождевых капель. Скептики, считающие этот параметр слишком малозначимым, смогли лично убедиться: по уровню мгновенной мощности устройство не имеет себе равных.

Принцип работы нового генератора основан на действии конструкции, сходной с устройством полевого транзистора. С его помощью можно использовать невостребованную сегодня низкочастотную кинетическую энергию. Ее много в дождевых каплях, волнах и приливах, доступ к которым можно получить в любых частях света.

В ходе разработки новой конструкции генератора были сделаны два открытия:

• Способность политетрафторэтилена, или тефлона, из которого состоит генератор, накапливать поверхностный заряд. Это свойство гарантирует получение электрической энергии.
• Можно создать устройство, работающее как полевой транзистор. Конструкция состоит из двух электродов: первый в виде пластины из оксида индия-олова покрыт тефлоновой пленкой. Он генерирует заряд, обеспечивает его накопление и индукцию. Второй электрод из алюминия расположен над первым.

Первый электрод с тефлоновым покрытием устанавливается под углом в месте падения капель дождя. При их ударе о поверхность возникают и скапливаются электрические заряды. Одна из капель, растекающаяся по поверхности, замкнет нижний и верхний алюминиевый электрод, тем самым образуя электрическую цепь для прохождения тока. Мгновенная плотность мощности конструкции может достигать 50,1 Вт/м2, а энергии от одной капли дождя будет достаточно для одномоментного включения сразу сотни небольших светодиодов. Падение 16 000 капель дадут в сумме 140 вольт. Устройство с одинаковым успехом работает с пресной и морской водой, а также выполняет свои функции при уменьшении относительной влажности воздуха.

Разработчики конструкции с уверенностью смотрят в будущее и утверждают, что их устройство готово к эксплуатации в любых условиях, где тонны воды ударяются о твердь суши. Это может быть корпус судна, берег моря или океана, крупные емкости с водой и т.д.