Znajdź zawartość

Uważamy, że w naszym zasięgu są wysokowydajne wytrzymałe ogniwa fotowoltaiczne z perowskitu i krzemu, stwierdzili badacze z saudyjskiego Uniwersytetu Nauki i Technologii Króla Abdullaha, którzy poddali takie ogniwa najtrudniejszym z dotychczasowych testów wytrzymałościowych. Ogniwa, pracujące przez rok w najbardziej wymagających warunkach, zachowały 80% ze swojej pierwotnej wydajności. Perowskity mogą być przyszłością energetyki opartej świetle słonecznym. Są tańsze niż krzem, a niedawno stworzono perowskitowe ogniwa słoneczne o wydajności 31%. Teoretyczna maksymalna wydajność ogniw perowskitowych to 40%, podczas gdy ogniw krzemowych to około 29% i jesteśmy już bardzo blisko tej granicy. Jakby tego było mało, niedawno zaprezentowano metodę znacznego zwiększenia wydajności ogniw perowskitowych. Jednak ogniwa takie mają bardzo poważną wadę, ich wydajność znacznie spada pod wpływem temperatury, światła i wilgotności. Profesorowie Stefaan De Wolf z KAUST i Michele De Bastiani z Università di Pavia zbudowali ogniwa z perowskitów i krzemu, które zostały zamknięte w dwóch warstwach poliuretanu i dwóch warstwach szkła. Ogniwa takie zostały umieszczone na wybrzeżu Morza Czerwonego, gdzie mamy do czynienia z gorącym, wilgotnym klimatem i bardzo silnie operującym słońcem. To jedne z najtrudniejszych warunków dla fotowoltaiki. Ogniwa pracowały tam przez ponad rok, a co 10 minut, pomiędzy godziną 6 a 18 prowadzono testy przepływu prądu i napięcia. Naukowcy stwierdzili, że największy wpływ na wydajność ogniw miała ich degradacja perowskitu pod wpływem światła i temperatury. Również wpływ pustynnego pyłu był zaskakująco duży. To znany problem dla instalacji fotowoltaicznych, szczególnie w warunkach pustynnych. Nie spodziewaliśmy się jednak, że wpływ pyłu nie był taki sam dla wszystkich długości fali, mówi De Bastiani. To zaś powodowało różną pracę poszczególnych ogniw, co obniżało sprawność całej instalacji. Bardzo dobrą wiadomością był zaś fakt, że po testach w tak ciężkich panele zachowały ponad 80% ze swojej początkowej sprawności wynoszącej 21,6%. Dlatego też autorzy badań są pełni optymizmu i uważają, że niedługo uda się stworzyć jeszcze bardziej wytrzymałe wysokowydajne ogniwa z perowskitów i krzemu. « powrót do artykułu

Ogniwo fotowoltaiczne działające w nocy? To nie pomyłka, przekonuje profesor Jeremy Munday z Wydziału Inżynierii Elektrycznej i Komputerowej Uniwersytetu Kalifornijskiego w Davis. Uczony twierdzi, że w idealnych warunkach takie ogniwo mogłoby generować po zachodzie słońca nawet 50 watów na m2. Artykuł na ten temat ogniw dostarczających prąd w nocy opublikowano na łamach ACS Photonics. Profesor Munday wyjaśnia, że proces generowania energii elektrycznej przez ogniwa fotowoltaiczne działające w nocy jest podobny do tradycyjnych ogniw fotowoltaicznych, ale działa odwrotnie. Obiekt, który jest cieplejszy od otoczenia wypromieniowuje ciepło w postaci podczerwieni. Standardowe ogniwo jest chłodniejsze od słońca, więc absorbuje światło. Jako, że przestrzeń kosmiczna jest bardzo zimna, cieplejszy od niej obiekt skierowany w jej stronę będzie wypromieniowywał ciepło. Ludzkość od setek lat wykorzystuje to zjawisko do schładzania obiektów w nocy. Standardowe ogniwa słoneczne absorbują światło, co prowadzi do pojawienia się przepływu prądu. W naszych urządzeniach światło jest emitowane, a prąd i napięcie biegną w przeciwnym kierunku, jednak wciąż generujemy moc. Musimy użyć innych materiałów, ale podstawy fizyczne są te same, mówi Munday. To samo urządzenie mogłoby też pracować za dnia, jeśli zablokuje się mu bezpośredni dostęp do światła słonecznego lub odwróci w przeciwną do słońca stronę. « 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.

Artykuł, opublikowany w Nature Communications przez Hidekiego Hiroriego, zapowiada przełom w budowie urządzeń wykorzystujących tranzystory. Odkrycie japońskich uczonych z Kyoto University może prowadzić do pojawienia się niezwykle szybkich tranzystorów oraz bardzo wydajnych ogniw fotowoltaicznych. Naukowcy pracując ze standardowym arsenkiem galu zaobserwowali, że poddanie próbki działaniu krótkiego impulsu pola elektrycznego o częstotliwości przekraczającej teraherc, spowodowało pojawienie się w niej prawdziwej lawiny par elektron-dziura (ekscytonów). Wystarczyło włączenie pojedynczego impulsu trwającego pikosekundę, by gęstość ekscytonów, w porównaniu ze stanem wyjściowym próbki, zwiększyła się 1000-krotnie. Badania nad zastosowaniem terahercowych częstotliwości prowadzone są w laboratorium profesora Koichiro Tanaki, który chce stworzyć dzięki nim mikroskop pozwalający na obserwowanie w czasie rzeczywistym żywych komórek. Wpływ takich częstotliwości na półprzewodnik to efekt uboczny badań, pokazujący jednak, jak wielkie możliwości drzemią w terahercowych częstotliwościach.

Jeśli naukowcy z MIT-u osiągną to, co zamierzają, w przyszłości szyby w budynkach będą działały jak ogniwa słoneczne, a jednocześnie nie stracą nic ze swojej przejrzystości. Stanie się to możliwe dzięki stworzeniu ogniw fotowoltaicznych z molekuł organicznych. Zostaną one nałożone na zwykłe szyby i umożliwią tworzenie energii zasilającej budynek. Profesor Vladimir Bulović mówi, że od 50 do 75 procent kosztów ogniw cienkowarstwowych stanowią ceny instalacji, a z kolei połowa kosztów samych paneli to koszty szklanego podłoża i innych części struktury. Uczony twierdzi, że dzięki opracowanej przez niego oraz Richarda Lunta uda się znacznie obniżyć koszt paneli. Już wcześniej próbowano tworzyć przezroczyste ogniwa słoneczne, jednak albo charakteryzowała je niezwykle niska wydajność (poniżej 1%), albo też blokowały tak dużo światła, że nie mogły być używane na szybach. Uczeni z MIT-u znaleźli nową chemiczną formułę, która po połączeniu z pokryciem częściowo odbijającym podczerwień, zapewnią w przyszłości przezroczystym ogniwom paliwowym wydajność porównywalną z tradycyjnymi ogniwami. W nowych budynkach czy też tam, gdzie szyby są wymieniane, zastosowanie szyb z ogniwami słonecznymi będzie oznaczało jedynie niewielki wzrost kosztów, gdyż będzie to takie samo szkło, ramy oraz procedury montażowe, jak w przypadku zwykłych okien, na które trzeba by przeznaczyć pieniądze. Jedynymi dodatkowymi elementami będzie okablowanie i kontroler napięcia. W stosowanych obecnie oknach z podwójnymi szybami ogniwa można nakładać na wewnętrzne strony szyb, gdzie będą chronione przed wpływem czynników atmosferycznych. Obecnie ogniwa z MIT-u znajdują się na wczesnej fazie rozwoju i obecnie ich wydajność wynosi 1,7%. Bulović i Lunta zapewniają, że w przyszłości będą zamieniały w elektryczność aż 12% energii słonecznej, jaka do nich dociera. Uczeni mówią, że ich produkt powinien trafić na rynek w ciągu najbliższych 10 lat. Profesor Max Shetin z University of Michigan stwierdza, że pomysł uczonych z MIT-u jest bardzo ciekawy, jednak to jedna z wielu podobnych idei, a zagrożeniem dla nich wszystkich może okazać się żywotność materiału, z którego będą wykonane ogniwa. Obecnie nie wiadomo, jak długo jest on w stanie spełniać postawione przed nim zadanie. Shetin zauważa też, że nowa technologia spełni pokładane w niej nadzieje tylko wówczas, gdy rzeczywiście zostanie osiągnięta zakładana wydajność.