Под руководством Шашанка Прии группа инженеров-механиков, материаловедов и химиков из Технологического института Вирджинии, в которую входят исследователи с докторской степенью Сяоцзя Чжэн и Конгконг Ву, а также профессор химии Колледжа наук Роберт Мур и доцент Аманда Моррис, производят гибкие солнечные панели. которые могут стать частью оконных шторы или обоев, которые будут улавливать солнечный свет, а также свет от источников внутри зданий.
Солнечные модули толщиной менее полумиллиметра создаются путем трафаретной печати с использованием пасты из низкотемпературного оксида титана как части пятислойной структуры, которая создает тонкие гибкие панели, похожие на плитку в ванной комнате. Эти плитки можно комбинировать, чтобы покрыть большие площади; отдельная панель размером примерно с ладонь человека обеспечивает мощность около 75 милливатт, то есть панель размером со стандартный лист бумаги может легко подзарядить обычный смартфон.
Большинство панелей на основе силикона могут поглощать только солнечный свет, но гибкие панели сконструированы так, чтобы поглощать рассеянный свет, например свет, производимый светодиодными, лампами накаливания и люминесцентными светильниками, по словам Прии, Роберта Э. Хорд-младший. Профессор машиностроения в инженерном колледже.
«Есть несколько элементов, которые делают эту технологию очень привлекательной, – сказала Прия. «Во-первых, его можно легко производить при низкой температуре, поэтому оборудование для изготовления панелей относительно недорогое и простое в эксплуатации.
Во-вторых, масштабируемость возможности создания панелей в рулонах листов означает, что вы можете использовать эти панели в своем доме, чтобы запускать все, от вашей системы сигнализации до подзарядки устройств и питания светодиодных фонарей."
По словам Прии, панели можно сделать любого дизайна, чтобы они могли стать оконными шторами и занавесками, поглощая солнечный свет через окна. «Свойства панелей таковы, что действительно мало ограничений с точки зрения источника света», – сказала Прия. "И тот факт, что мы имеем дело с новой технологией, означает, что мы сможем расширить полезность панелей по мере продвижения вперед."
В настоящее время эффективность ячеек почти сравнима с эффективностью более тяжелых и жестких кремниевых структур, но, по словам Прии, на уровне панелей требуются некоторые исследования.
Тем не менее, вполне вероятно, что новые гибкие панели скоро обгонят своих жестких собратьев.
«Аморфный кремний – довольно зрелая технология, работающая с эффективностью около 13-15 процентов», – сказал он. "Наши панели сейчас работают примерно на 10 процентов при размере панели.
При меньших, менее полезных размерах эффективность увеличивается, и поэтому мы видим потенциал для гораздо большей эффективности сбора энергии."
Гибкие панели, поскольку они приближаются к эффективности преобразования жесткого кремния и стекла, также могут быть включены в продукты, с которыми более старые технологии не могут конкурировать – такие как военная форма и рюкзаки, предметы, над которыми лаборатория Прии работает сейчас с U.S. Армейский научно-исследовательский и инженерный центр связи и электроники. Добавив гибкие панели к этим предметам, солдаты станут их собственными станциями подзарядки, что приведет к сокращению материально-технической базы боевых сил в полевых условиях, а также веса, который каждый отдельный солдат должен нести на своей спине.
«Сейчас мы находимся на переднем крае этой технологии», – сказала Прия. «Наше преимущество заключается в возможности изготавливать модули большой площади с высокой эффективностью. Мы активно работаем над интеграцией продукта с рынком и видим самые разные варианты использования этой технологии, от одежды до окон, от умных зданий до БПЛА и мобильных зарядных станций."
Работа Прии и его команды подробно описана в статьях The Controlling Mechanism for Potential Loss in CH3NH3PbBr3 Hybrid Solar Cells, опубликованных в июльском выпуске журнала ACS Energy Letters, и Scaling of the Flexible Dye Sensitized Solar Cell Module, которые доступны онлайн сейчас в журнал Solar Energy Materials and Solar Cells. Статья будет опубликована в декабрьском номере журнала.
Создавая панели, которые улавливают широкий спектр длин волн света, инженеры Virginia Tech открывают дверь в совершенно новую область переработки света и энергии, которая может упростить экономию энергии, как повесить занавеску. Еще одна статья, демонстрирующая стабильность клеток, будет опубликована ACS Energy Letters в конце октября под названием «Повышение фазовой стабильности перовскита трииодида свинца формамидиния путем релаксации деформации."