Znajdź zawartość

Rynek nowych nie korzystających z krzemu technologii w fotowoltaice będzie w 2040 roku warty 38 miliardów dolarów, a przy tym nie będzie odbierał klientów rynkowi tradycyjnych paneli słonecznych, wynika z raportu "Materials Opportunities in Emerging Photovoltaics 2020–2040" przedstawionego prze IDTechEx. Autorzy raportu zauważają, że twórcy najnowocześniejszych rozwiązań w tej dziedzinie już teraz są w stanie osiągnąć wysokie ceny za najnowocześniejsze rozwiązania. Specjalistyczne ogniwa fotowoltaiczne używane w satelitach i wysoko latających dronach, wykonane z półprzewodników III-V grupy, których wydajność sięga 30%, są sprzedawane w cenie ponad 10 000 USD za wat generowanej mocy. Z kolei wartość rynku ogniw CIGS (copper indium gallium di-selenide) zwiększyła się w ciągu 10 lat do 2 miliardów dolarów. Większość nowych rozwiązań na rynku fotowoltaicznym to technologie cienkowarstwowe, elastyczne. Niektóre z nich dają nawet nadzieję na pojawienie się rozciągalnych ogniw fotowoltaicznych. Postęp w tej dziedzinie może pozwolić na stworzenie ogniw, którymi można będzie np. pokrywać całe samoloty czy też takie, które zostaną wykorzystane w elastycznych wyświetlaczach telefonów komórkowych przyszłości. Doktor Peter Harrop, szef IDTechEx mówi, że lekkimi panelami można będzie pokryć miliardy budynków. Na rynku pojawiają się też wydajne ogniwa do stosowana w pomieszczeniach, na horyzoncie widać ogniwa do stosowania pod wodą. Naukowcy pracują też nad trzema różnymi technologiami... fotowoltaicznych farb. Harrop zauważa, że już obecnie mamy do czynienia ze znacznym wydłużeniem żywotności ogniw słonecznych i spadkiem ich ceny. Pojawiają się technologie, które pozwalają zrezygnować z metali przy ich budowie, co z jednej strony jest korzystne dla środowiska naturalnego, z drugiej zaś chroni producentów i konsumentów przed wahaniami cen metali. Trwają prace nad tym, by ogniwa stawały się coraz bardziej przezroczyste i coraz lepiej biodegradowalne. « powrót do artykułu

W Sandia National Laboratories powstało urządzenie, które generuje użyteczne ilości energii elektrycznej ze źródeł ciepła o umiarkowanej temperaturze. Może ono znaleźć zastosowanie w elektrowniach atomowych, sondach kosmicznych czy fabrykach chemicznych, gdzie pozwoli na odzyskanie sporej części marnowanej dotychczas energii. Nowe urządzenie generuje 27–67 µW/cm2 ze źródeł ciepła o temperaturze 250–400 stopni Celsjusza. Standardowe urządzenia fotowoltaiczne dobrze działają we współpracy ze światłem w zakresie widzialnym. Takim, jak wytwarzane przez Słońce, którego temperatura efektywna (temperatura ciała doskonale czarnego) wynosi ok. 5500 stopni Celsjusza. Tymczasem obiekty o temperaturze 100–400 stopni Celsjusza emitują głównie promieniowanie podczerwone w zakresie 7–12 µm. W temperaturze tej przebiega wiele procesów przemysłowych i promieniowanie to jest marnowane. Wykorzystanie nawet niewielkiej jego części przyniosłoby olbrzymie korzyści. Problem w tym, że gdy energia fotonów spada i zbliża się do energii termicznej konwertera, standardowa fotowoltaika staje się coraz bardziej nieefektywna. Dlatego Paul Davids, który stał na czele grupy badawczej z Sandia Labs, postanowił poszukać alternatywnej metody wykorzystania energii z chłodniejszych źródeł. W naszym urządzeniu fotoprąd wytwarzany przez parę elektron-dziura pochodzi nie z absorpcji fotonu – jak ma to miejsce w standardowej fotowoltaice – ale z tunelowania, wyjaśnia uczony. Tunelowanie odbywa się w specjalnej barierze zbudowanej z warstwy dwutlenku krzemu o grubości 3–4 nm. To rodzaj jednokierunkowej autostrady oddzielającej elektrony od dziur, umożliwiającej efektywną konwersję promieniowania podczerwonego w prąd elektryczny. Urządzenie opracowane przez zespół Davidsa może być produkowane w standardowej technologii CMOS, co oznacza, że już teraz można je masowo wytwarzać w fabrykach. Jego twórcy mówią, że w najbliższym czasie chcieliby wykorzystać je sondach pracujących w odległych miejscach Układu Słonecznego, gdzie do zasilania nie można użyć energii Słońca, gdyż pojazd znajduje się zbyt daleko od niego. Nowe urządzenie może być też podstawowym lub uzupełniającym źródeł energii w standardowych systemach termoelektrycznych. Inny obszar zastosowania to chmury obliczeniowe, które emitują olbrzymie ilości ciepła. Jeśli będziemy w stanie odzyskać część energii z tego ciepła, to poprawimy efektywność energetyczną tego szybko rosnącego rynku konsumpcji energii, mówi Davids. W tej chwili naukowcy pracują nad zwiększeniem efektywności swojego urządzenia i uproszczeniem procesu jego produkcji. Dzięki temu możliwe będzie zastosowanie go na wielu innych obszarach. Ponadto ostatnie dokonania naukowe na polu pasywnego chłodzenia fotonicznego i źródeł światła w połączeniu z naszą technologią może otworzyć całkowicie nowe obszary zastosowań dla produkcji i odzyskiwania energii, cieszy się Davids. Szczegółowy opis urządzenia znajdziemy w piśmie Science. « powrót do artykułu

Jedną z najważniejszych barier utrudniających stosowanie nanorobotów aktywnych wewnątrz organizmu jest brak technologii umożliwiających wygodne i bezpieczne ładowanie akumulatorów bez konieczności usunięcia urządzenia z ciała pacjenta. Sytuacja ta może się jednak zmienić dzięki opracowanemu niedawno ogniwu fotowoltaicznemu zdolnemu do pobierania energii niezbędnej do jego pracy przez skórę. Autorami urządzenia są badacze z szanghajskiego Uniwersytetu Donghua oraz Instytutu Maxa Plancka w Poczdamie. Sekretem wynalazku jest możliwość przekazywania energii pod postacią fal podczerwonych, nie zaś światła widzialnego, jak w przypadku tradycyjnych ogniw fotowoltaicznych. Próba opracowania ogniw zasilanych podczerwienią nie była działaniem przypadkowym. Fale te przenikają bowiem przez skórę wielokrotnie lepiej od światła widzialnego. Problemem od kilku lat pozostawało jednak stworzenie ogniw zdolnych do pochłaniania promieniowania o takiej długości fali. Pochłaniające światło materiały opracowane z myślą o ogniwach słonecznych, takie jak krzem czy niektóre barwniki, nie są w stanie efektywnie pochłaniać światła z zakresu bliskiej podczerwieni. (...) W odróżnieniu od nich, światło takie mogą pochłaniać niektóre fosforyzujące nanomateriały na bazie pierwiastków ziem rzadkich, które wykazują następnie luminescencję w zakresie światła widzialnego, tłumaczy jeden z autorów nowego typu ogniw, Zhigang Chen. Do wytworzenia nowego rodzaju ogniw wykorzystano kryształy o wzorze chemicznym Na(Y1.5Na0.5)F6:Yb,Er. Pochłaniają one padające na nie światło podczerwone, a następnie wypromieniowują pochłoniętą energię w postaci światła widzialnego. To ostatnie jest z kolei pochłaniane przez pokryte specjalnym barwnikiem nanocząstki ditlenku tytanu, na powierzchni których powstaje ładunek elektryczny, który jest przekazywany do elektrod wyprowadzających prąd z ogniwa. Wydajność prototypu testowano poprzez oświetlanie go laserem o mocy 1W przez warstwy świńskich jelit o grubości od ok. 1 mm do ok. 6 mm, symulujących ludzką skórę. Jak się okazało, pomiędzy elektrodami udało się w ten sposób wytworzyć prąd o mocy od 0,02 do 0,28 mW. Wydaje się, że to niewiele, lecz wartość taka powinna wystarczyć do zasilania wielu rodzajów nanorobotów oraz innych rodzajów implantów. Szczegółówy opis urządzenia opublikowało czasopismo Advanced Functional Materials.