Прозрачная солнечная пленка превратит окна в солнечные батареи
Окна впускают в дом свет, а вместе с ним и солнечное тепло. Существует множество разработок пассивного регулирования света из окон с целью уменьшения либо повышения количества поступающего тепла.
А ведь это тепло, по сути – энергия, которую теоретически возможно преобразовать в электричество. Ученые из Министерства энергетики США создали прозрачную солнечную пленку, которая разрешит перевоплотить окна в экологичные генераторы электричества.
Ясно, что для максимально действенного применения солнечной энергии коллекторы должны размешаться в местах яркого контакта с солнечными лучами. До сих пор таковыми считались лишь крыши домов. Новая разработка разрешит увеличить использование солнечных разработок еще и на поверхности окон.
Совместная разработка ученых Брукхэвенской национальной лаборатории и Лос-Аламосской национальной лаборатории представляет собой прозрачную узкую пленку, талантливую поглощать свет и генерировать заряд. Материал, обрисованный в издании Chemistry of Materials, возможно было бы применять для прозрачных панелей солнечных батарей либо кроме того окон, поглощающих солнечную энергию и производящих электричество.
Новый материал складывается из полупроводниковых полимеров с добавлением фуллеренов – молекул, складывающихся из шести атомов углерода. При правильном соблюдении условий технологического процесса материал самостоятельно структурируется, создавая на довольно большой (в пара миллиметров) площади повторяющийся узор из шестигранных ячеек микронного размера (структура, изначально характерная фуллеренам).
Такие узкие сотовые пленки уже создавались из простых полимеров наподобие полистирола, но отечественный материал в первый раз сочетает в себе полупроводники и фуллерены, что дает ему возможность поглощать свет, и действенно генерировать и разделять заряды, – увидел Мирче Котлет, физхимик из аккумуляторная Центра функциональных наноматериалов (CFN).
Помимо этого, материал остается фактически прозрачным, потому, что при добавлении фуллеренов полимерные цепи выстраиваются по краю микронных шестиугольников, а в центре их слой остается неплотным и весьма узким. Как пояснил Котлет, более плотные края шестиугольников усиленно поглощают свет и возможно помогут проведению электричества, тогда как их центральная часть довольно прозрачна, а потому поглощает мало света.
Сочетание этих изюминок при достижении широкомасштабного структурирования сделает вероятным использование на практике разработки, к примеру, для энергогенерирующих солнечных окон, прозрачных панелей солнечных батарей либо новых видов дисплеев, – заявил Чжихуа Сюй, ученый-материаловед из CFN.
Для получения солнечной сотовой пленки ученые пропустили через узкий слой смешанного раствора полимера и фуллерена поток маленьких (микронных) капель воды. В растворе полимера эти капли воды самоорганизовались в громадные матрицы.
По окончании полного испарения растворителя полимер принял форму гексагональной сотовой решетки большой площади. Согласно заявлениям разработчиков, данный способ достаточно действен чтобы использоваться не только в лабораторных условиях, но и в масштабах производства.
Ученые удостоверились в надежности равномерность сотовой структуры при помощи разных электронной микроскопии и методов сканирования, и протестировали эффективность формирования и оптические свойства заряда на различных частях сотовой структуры (по краям, в центре ячеек, в местах пересечения отдельных ячеек) посредством регулируемой во времени софокусной флуоресцентной микроскопии.
Оказалось, что степень уплотнения полимера определяется скоростью испарения растворителя, что, со своей стороны, воздействует на скорость переноса заряда через материал. Чем медленнее испаряется растворитель, тем плотнее находится полимер, и тем лучше переносится заряд.
Отечественная работа разрешила глубже осознать оптические особенности сотовой структуры. Следующий ход – применение этих узких сотовых пленок для изготовления прозрачных, эластичных и экологически чистых других устройств и солнечных элементов, – заключил Мирче Котлет.
Источник: esciencenews.com
