Новая технология позволит окнам вырабатывать электричество

Исследователи из Калифорнийского Университета в Лос-Анжелесе (University of California, Los Angeles) создали прозрачный солнечный элемент (элемент солнечной батареи), являющийся важным шагом на пути развития технологии, которая в будущем позволит покрывать окна в различных зданиях вырабатывающими энергию слоями, достаточно прозрачными при этом для того чтобы хорошо пропускать уличный свет. Научная работа была недавно опубликована в журнале ACS Nano.

Команда из Калифорнийского Университета приводит описание нового типа полимерного солнечного элемента (polymer solar cell, PSC), который производит энергию, поглощая главным образом инфракрасное излучение, а не видимый свет, благодаря чему уже сейчас уровень прозрачности с точки зрения человеческого восприятия составляет почти 70 процентов. Устройство было изготовлено из фотоактивного пластика, преобразующего инфракрасное излучение в электрическую энергию.

«Результаты нашей работы раскрывают потенциал новых визуально прозрачных полимерных солнечных элементов, которые можно будет использовать в качестве компонетов для портативной электроники, «умных» окон и встраиваемых в здания фотоэлементных систем», - считает руководитель исследования Янг Янг (Yang Yang), профессор из Калифорнийского Университета, занимающийся изучением новых материалов, и по совместительству директор Нанотехнологического Центра Возобновляемой Энергии в Калифорнийском Институте Наносистем (the Nano Renewable Energy Center at California NanoSystems Institute, CNSI).

Прототип нового вида фотоэлементов 

По словам Янга, в последнее время в мире заметно вырос интерес к так называемым солнечным элементам на основе полимеров. «Наши новые солнечные элементы изготовлены из пластико-подобных материалов и потому очень легкие и гибкие», - отмечает Янг. «И что более важно, их можно производить в больших количествам с минимальными затратами».

Полимерные солнечные элементы привлекают огромное внимание со стороны энергетической индустрии, так как обладают серьезными достоинствами в сравнении с другими технологиями производства солнечных элементов. Ученые активно исследуют этот тип солнечных элементов также из-за возможности их применения в других сферах. К примеру, на основе новой технологии можно создавать высокопроизводительные прозрачные фотогальванические  устройства (photovoltaic, PV), в том числе PV-системы, встраиваемые в здания, и фотогальванические зарядные устройства для портативной электроники.

Ранее было предпринято множество попыток получить  визуально прозрачные или полупрозрачные  полимерные солнечные элементы. Однако, как правило, демонстрационные модели устройств обладали либо низкой степенью прозрачности, либо невысокой эффективностью – главным образом из-за неудачного размещения подходящих полимерных фотогальванических материалов и эффективных прозрачных проводников в конструкции устройств.

Полимерные солнечные элементы - прозрачные, легкие и гибкие. (Изображение с сайта Калифорнийского Университета в Лос-Анжелесе)

Объединенная команда исследователей из Калифорнийского Института Наносистем, Школы инженерных и прикладных наук им. Генри Самуели (Henry Samueli School of Engineering) и Химического факультета Калифорнийского Университета смогла создать высоко-производительные прозрачные для видимого спектра излучения полимерные солнечные элементы за счет применения чувствительного к инфракрасному свету полимера и серебряной содержащей нанопроводники композитной пленки, нанесенной на прозрачный электрод. Инфракрасный фотоактивный полимер улавливает больше инфракрасного излучения, хотя в то же время он менее чувствителен к видимому свету, что отражается на балансе уровней производительности и прозрачности солнечного элемента.

Еще одним важным достижением стало появление прозрачного проводящего компонента. Непрозрачный металлический электрод, использовавшийся раньше в солнечных элементах, заменили проводником, изготовленным из смеси серебряных нанопроводников и наночастиц из диоксида титана. Благодаря нанокомпозитной методике производства новый тип проводника отличается заметно меньшей стоимостью, а уровень эффективности преобразования энергии полимерным солнечным элементом на данный момент достигает 4 процентов.

Традиционные солнечные батареи, возможно, останутся в прошлом 

«Новое замечательное изобретение наших коллег очень удачно дополняет наши предыдущие успехи в области создания прозрачных проводящих окон и, по большому счету, является логическим продолжением нашей работы», - заявляют Пол Вайс (Paul S.Weiss), директор Калифорнийского Института Наносистем, и Фред Кавли (Fred Kavli), глава исследовательского подразделения Института Наносистем.

По мнению специалистов, дальнейшее усовершенствование полимерной технологии позволит увеличить уровень прозрачности солнечных элементов и начать их повсеместное внедрение. В современных зданиях значительную часть площади стен (а иногда и крыш) занимают именно окна, покрытие из прозрачных фотоактивных элементов позволит в будущем сделать здания гораздо более энергонезависимыми. Кроме того, новые полимерные солнечные элементы обладают традиционными для пластиков свойствами вроде малого веса, гибкости и сравнительно высокой прочности, поэтому такие элементы можно будет устанавливать в компактные и мобильные электронные устройства.

----------

Какие пластиковые окна установить в доме? Существует множество компаний, которые занимаются их производством. Например, Вашему вниманию представлены пластиковые окна для загородного дома от компании «ЭкоПластика». Более детально ознакомиться с разнообразием ассортимента можно на сайте http://ecoplastika.ru.