Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Recommended Posts

Ogniwa słoneczne są tym bardziej wydajne, im dłużej wystawimy je na działanie Słońca. To jednak zmienia w ciągu dnia swoją pozycję. Konieczne jest zatem stosowanie silników pozycjonujących panele słoneczne bądź układów optycznych, zapewniający ciągły dopływ światła.

Na University of Illinois powstały ogniwa o sferycznych kształtach, dzięki którym można będzie zrezygnować z silników i optyki, a promienie słoneczne zawsze do nich dotrą. Jeśli testy wykażą ich przydatność, mogą one zastąpić tradycyjne płaskie ogniwa, a jednocześnie ich produkcja nie będzie droga, gdyż małe sferyczne ogniwa łączone w duże macierze wymagają użycia mniejszej ilości materiału.

Dotychczas nie produkowano ogniw o powierzchniach sferycznych, gdyż współczesne techniki litograficzne najlepiej sprawdzają się na płaskich powierzchniach. Zespół z Univesity of Illinois poradził sobie z tym problemem dzięki technice samodzielnego dostosowywania kształtu z płaskich powierzchni.

Naukowcy zaczęli od litograficznej obróbki cienkiej płaskiej warstwy krzemu. Następnie wycięli z niego formę o kształcie kwiatu. Na środku przykleili kawałek szkła, który pomagał zachować nadaną formę. W środek "kwiatu" wpuścili kroplę wody. Gdy ta parowała, napięcie powierzchniowe spowodowało, że "płatki" krzemu się uniosły, tworząc sferę.

Jak mówi profesor Ralph Nuzzo, szef zespołu badawczego, największą trudnością jest opracowanie kolejnych etapów produkcji tak, by uzyskać wymagany kształt. Uczeni stworzyli więc liczne modele matematyczne opisujące, co należy zrobić, by krzem przybierał różne kształty, jak reaguje on na obecność wody i w jaki sposób należy wodę wzbogacić środkami chemicznymi, by w pożądany sposób oddziaływała na krzem.

Zespół Nuzzo otrzymał w opisany powyżej sposób cały zestaw mikroskopijnych sferycznych ogniw słonecznych. Pierwsze testy wykazały, że ich wydajność wynosi zaledwie 1%. To niewiele jak na ogniwa, jednak, co warto podkreślić, to lepszy wynik niż można uzyskać z płaskich ogniw wyprodukowanych przy użyciu takiej samej technologii i tej samej ilości materiału. To z kolei oznacza, że po ulepszeniu nowa technika może okazać się lepsza od obecnie stosowanych.

Jednak jej zalety nie ograniczają się do krzemu. Za jej pomocą można zginać też inne materiały. Zginanie jest bardzo interesujące, gdyż pozwala uzyskać fantastyczne trójwymiarowe kształty - stwierdził profesor George Barbastathis z MIT-u.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Nie jestem ekspertem, ale nie wydaje mi się, żeby ten wynalazek miał większą przyszłość. Produkcja energii elektrycznej jest przecież największa przy padaniu światła pod kątem 90 stopni. W przypadku sfery optymalny kąt padania będzie więc miał bardzo mały wycinek całego ogniwa.

 

IMHO zwykłe silniki są znacznie lepszym rozwiązaniem. Niedawno widziałem też artykuł o prototypie układu pozycjonującego, który samodzielnie, na zasadzie rozszerzalności cieplnej, ustawia się prostopadle do promieni słonecznych. Wg mnie właśnie tu warto szukać, choć jak zawsze podkreślam, że inżynierem nie jestem ;)

Share this post


Link to post
Share on other sites

@mikroos: nie bierzesz pod uwagę całkowitych kosztów i zysków. Koszt ogniwa z dowolnym mechanizmem pozycjonowania będzie zawsze wyższy, niż ogniwa bez takiego systemu.

 

Jeżeli dobrze zrozumiałem ideę, to te nowe ogniwa są niewielkie, więc można ich umieścić na tym samym terenie znacznie więcej, niż dużych, pozycjonowanych mechanicznie. Dzięki temu zwiększy się powierzchnia, na która światło będzie padać pod kątem 90 stopni (będzie i tak mniejsza, niż przy pozycjonowaniu mechanicznym, ale odpada sporo kosztów związanych z elementami mechanicznymi systemu).

Share this post


Link to post
Share on other sites
Koszt ogniwa z dowolnym mechanizmem pozycjonowania będzie zawsze wyższy, niż ogniwa bez takiego systemu.

A jak myślisz, ile będzie kosztowała produkcja precyzyjnie uformowanej powierzchni? I ile stracisz na energii? Jeśli chodzi o mechanizm, wystarczy prosty silnik krokowy połączony z timerem. Raczej nie wymaga to rekordowych nakładów.

Jeżeli dobrze zrozumiałem ideę, to te nowe ogniwa są niewielkie, więc można ich umieścić na tym samym terenie znacznie więcej, niż dużych, pozycjonowanych mechanicznie.

Prawda, ale w jednostce czasu ciągle tylko malutki wycinek tej matrycy będzie ustawiony optymalnie.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Kiedyś była informacja o ogniach słonecznych wykonanych ze splątanych nanorurek, miały tą zaletę, że niezależnie od kąta padania światła absorbowały praktycznie taką samą ilość promieni słonecznych, a żeby było jeszcze ciekawiej - ilość generowanego prądu była większa niż w tradycyjnych ogniwach o podobnej powierzchni ogniwa. (splątane nanorurki tworzyły trójwymiarową strukturę w której grzęzły promienie świetlne a niewiele ich się odbijało) problemem były koszty produkcji, która jak zapowiadali miała być dopracowana i obniżona...

 

Chyba to najlepsza droga rozwoju na tą chwilę. Jednak może w tym newsie chodzi bardziej o pokrywanie panelami dużych zaokrąglonych powierzchni? (dach opływowego samochodu, jego wyprofilowany spoiler, maskę i klapę bagażnika? Bo w chwili obecnej przyklejanie do nich płaskich paneli wygląda niezbyt atrakcyjnie, i wali w oczy prowizorką... jak by zrobić np. światłoczuły lakier do samochodu ?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Jak to nikt a to nie wpadł ? Widziałem jakichś ludzi w telewizji co się o to potykali, chyba Orły jakieś czy coś... ;)

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.
Note: Your post will require moderator approval before it will be visible.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.


  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Podczas Fifth International Symposium on Networks-on-Chip 2011 specjaliści z MIT-u zdobyli nagrodę za najlepsze opracowanie naukowe symulatora układu scalonego. Ich program Hornet modeluje działanie wielordzeniowego procesora znacznie lepiej niż inne tego typu oprogramowanie. Potrafił znaleźć w oprogramowaniu błędy, których inne symulatory nie zauważyły.
      Teraz Hornet został znakomicie udoskonalony i wyposażony w nowe funkcje. Jego nowa wersja potrafi symulować zużycie energii, komunikację między rdzeniami, interakcję pomiędzy CPU a pamięcią oraz obliczyć czas potrzebny na wykonanie poszczególnych zadań.
      Symulatory są niezwykle ważne dla firm produkujących układy scalone. Zanim przystąpi się do produkcji kości przeprowadzane są liczne testy ich działania na symulatorach.
      Dotychczasowe symulatory przedkładały szybkość pracy nad dokładność. Nowy Hornet pracuje znacznie wolniej niż jego starsze wersje, jednak dzięki temu pozwala na symulowanie 1000-rdzeniowego procesora z dokładnością do pojedynczego cyklu. Hornet jest nam w stanie wyliczyć, że ukończenie konkretnego zadania będzie np. wymagało 1.223.392 cykli - mówi Myong Cho, doktorant z MIT-u.
      Przewaga Horneta nad konkurencją polega też na tym, że inne symulatory dobrze oceniają ogólną wydajność układu, mogą jednak pominąć rzadko występujące błędy. Hornet daje większą szansę, że zostaną one wyłapane.
      Podczas prezentacji Cho, jego promotor profesor Srini Devadas i inni studenci symulowali na Hornecie sytuację, w której wielordzeniowy procesor korzysta z nowej obiecującej techniki przetwarzania danych pacjentów. Hornet zauważył, że niesie ona ze sobą ryzyko wystąpienia zakleszczenia, czyli sytuacji, w której różne rdzenie, aby zakończyć prowadzone obliczenia, czekają nawzajem na dane od siebie. Powoduje to, że zadania nie mogą być zakończone, gdyż rdzenie nawzajem siebie blokują. Żaden inny symulator nie zasygnalizował tego problemu. Hornet pozwolił też na przetestowanie zaproponowanego przez naukowców sposobu na uniknięcie zakleszczenia.
      Zdaniem jego twórców Hornet, ze względu na swoje powolne działanie, posłuży raczej do symulowania pewnych zadań, a nie działania całych aplikacji. Przyda się zatem tam, gdzie zajdzie potrzeba upewnienia się, czy nie występują żadne nieprawidłowości czy też do statystycznego zbadania możliwości wystąpienia błędów.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Studenci najsłynniejszej uczelni technicznej świata - MIT-u (Massachusetts Institute of Technology) - mogą otrzymać od władz uczelni certyfikat ukończenia kursu... piractwa. I nie chodzi tutaj o piractwo komputerowe, a to prawdziwe, morskie.
      Uczelnia postanowiła uczynić oficjalnym zwyczaj, który był praktykowany przez jej studentów przez co najmniej 20 lat. MIT wymaga, by uczący się ukończyli w czasie studiów co najmniej 4 różne kursy wychowania fizycznego. Teraz ci, którzy z powodzeniem ukończą strzelanie z pistoletu, łuku, żeglarstwo i szermierkę otrzymają oficjalny certyfikat
      Carrie Sampson Moore, dziekan wydziału wychowania fizycznego, mówi, że co roku kontaktowali się z nią studenci, prosząc o wydanie zaświadczenia o ukończeniu kursu pirata. Zawsze mówiłam im, że to inicjatywa studencka i byli bardzo rozczarowani - stwierdziła Moore.
      Od początku bieżącego roku postanowiono, że uczelnia zacznie wydawać oficjalne certyfikaty. Drukowane są one na zwoju pergaminu z równą starannością jak inne uczelniane dyplomy. Właśnie otrzymało je czterech pierwszych piratów, a w kolejce czekają następni.
      Mimo, iż cała ta historia może brzmieć niepoważnie, to certyfikat i warunki jego uzyskania są traktowane przez uczelnię całkiem serio. Przyszli piraci nie mogą liczyć na żadną taryfę ulgową, a otrzymanie świadectwa ukończenia kursu wiąże się ze złożeniem przysięgi. Stephanie Holden, która znalazła się w czwórce pierwszych piratów, zdradziła, że musiała przysiąc, iż ucieknie z każdej bitwy, której nie będzie mogła wygrać i wygra każdą bitwę, z której nie będzie mogła uciec.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Jak dowiadujemy się z książki Case, Argument Structure and Word Order autorstwa profesora Shigeru Miyagawy, lingwisty z MIT-u, języki są znacznie bardziej podobne, niż się nam wydaje.

      W języku angielskim znalezienie dopełnienia bliższego jest stosunkowo proste. Występuje ono zaraz przy czasowniku. W zdaniu „I gave a book to Mary“ (Dałem książkę Marysi) dopełnienie bliższe „book“ znajdziemy przy czasowniku „gave“, a dopełnienie dalsze „Mary“ jest od niego oddalone. Inaczej jednak ma się sprawa z językiem japońskim, którego szyk jest znacznie bardziej luźny. Tam dopełnienie bliższe oznaczone jest przyrostkiem -o. W zdaniu „Taroo-wa hon-o kinoo katta“ porządek wyrazów jest następujący - „Taro książkę wczoraj kupił“. „Książka“ (hon-o) jest dopełnieniem bliższym, jednak nie sąsiaduje ono z wyrazem „kupił“ (katta).

      Dla kogoś uczącego się języka, szczególnie gdy w jego rodzinnym języku szyk zdania jest bardziej sztywny niż w japońskim, może być to poważnym problemem. Japoński i angielski wydają się bardzo różnić od siebie. Jednak profesor Miyagawa dowodzi, że z punktu widzenia lingwisty różnice nie są aż tak wielkie.

      Mamy do czynienia z interesującym napięciem pomiędzy różnicami a podobieństwami. Ludzkie języki są zadziwiająco różne. Każdy z nich ma unikalne właściwości odróżniające go od 6500 czy 7000 innych języków. Jeśli jednak spojrzymy na nie z punktu widzenia lingwisty zauważymy, że istnieją właściwości wspólne wszystkim językom.

      Uczony wykazuje w swojej książce, że pomiędzy angielskim a japońskim następuje rodzaj pewnej wymiany. Japoński i angielski przyjmują reguły, które drugi język porzucił. Miyagawa zauważył, że w VIII i IX wieku w japońszczyźnie przyrostek -o nie był używany na oznaczenie dopełnienia bliższego. Używano go do oznaczania emfazy. W tym samym czasie język angielski używał znaków gramatycznych (takich jak obecny dopełniacz saksoński) na oznaczenie dopełnienia bliższego występującego w bierniku. Ponadto szyk zdania był znacznie bardziej luźny niż we współczesnym angielskim. Dopełnienie bliższe mogło pojawić się w wielu miejscach zdania.

      Patrząc z punktu widzenia gramatyki stary japoński jest jak współczesny angielski. A stary angielski i łacina są jak współczesny japoński, stwierdza Miyagawa. Do takiej „wymiany zasad“ pomiędzy japońskim a angielskim dochodziło, gdy języki te nie miały ze sobą żadnej styczności, zatem nie można zjawiska tego tłumaczyć wzajemnym wpływem.

      Znalezienie takich wzorców jest bardzo trudne. Wiele z nich wymaga bowiem szczegółowych wieloletnich badań. Profesor Miyagawa zawarł w książce wyniki swojej 30-letniej pracy naukowej oraz przegląd prac innych autorów. Jego spostrzeżenia zostały wzmocnione niedawno opublikowaną pracą Yuko Yanagidy z Tsukuba University. Również ona zauważyła, że w starym japońskim występuje sposób oznaczania dopełnienia bliższego, który jest podobny do metody używanej czasem we współczesnym angielskim. W jednej z fraz występuje bowiem połączenie dopełnienia bliższego i czasownika „tuki-sirohu“, co przypomina np. współczesne angielskie „bird-watching“, a podobną konstrukcję można znaleźć w języku Czukczów „qaa-tym-ge“..

      Szczególnie zadowoleni z książki Miyagawy są lingwiści badający ewolucję języków. Niezbyt wiele języków zachowało historyczne zapiski i tylko niektóre z nich przydają się do badania zmian. Większość takich jeżyków to języki indoeuropejskie. Dobrze przeprowadzona analiza zmian w języku japońskim jest zatem niezwykle cenna - powiedział David Lightfood z Georgetown University.

      Miyagawa zauważył też inne podobieństwa. Na przykład w języku japońskim występuje, podobnie jak i w angielskim tzw. „efekt blokujący“. Polega on na tym, że np. w angielskim można zastąpić wyraz „curious“ wyrazem „curiosity“, ale nie można zastąpić wyrazu „glorious“ słowem „gloriosity“. Dzieje się tak, gdyż istnieje wyraz „glory“. W japońskim efekt blokujący występuje na bardzo szeroką skalę. Nikt jednak nie przeprowadził wcześniej takiego porównania - mówi Miyagawa.

      Pracę profesora chwali też John Whitman z Cornell University. Lingwiści mają tendencję do myślenia, że ich własny język zawsze stosował się do tych samych podstawowych reguł. Ale Shigeru Miyagawa wykazał, że japoński sprzed 1000 lat był różny od współczesnego języka - mówi. Jego zdaniem kolejnym krokiem w tego typu badaniach powinno być podzielenie badanych okresów na mniejsze części. Miyagawa pokazał zmiany na przestrzeni setek lat. Warto byłoby zobaczyć, jak zmienia się język np. co 50 lat.
       
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Massachusetts Institute of Technology (MIT) najsłynniejsza uczelnia techniczna świata uruchamia pierwszy z ogólnodostępnych bezpłatnych kursów, z których będzie można korzystać w ramach opisywanego przez nas projektu MITx. Od dzisiaj na stronie mitx.mit.edu można zapisywać się na kurs 6.002x (Obwody i elektronika), który będzie prowadzony od 5 marca do 8 czerwca bieżącego roku.
      Uczestnicy kursu będą brali udział w wykładach dyrektora Laboratorium Nauk Komputerowych i Sztucznej Inteligencji profesora Ananta Agarwala, który w swojej pracy badawczej skupia się na zagadnieniach przetwarzania równoległego oraz chmur obliczeniowych i jest współzałożycielem wielu firm, w tym producenta wielordzeniowych procesorów - Tilera. Wykłady będzie prowadził też profesor Gerald Sussman, autor książki „Structure and Interpretation of Computer Programs“ uznawanej za jeden z najlepszych podręczników akademickich. Sussman jest też twórcą języka programowania Scheme, a jako naukowiec skupia się na zagadnieniach od sztucznej inteligencji, fizyki, układów chaotycznych po projektowanie superkomputerów. Trzecim wykładowcą będzie doktor Piotr Mitros, który pracował jako projektant w firmach Texas Instruments, Talking Lights oraz Rhytmia Medical.
      Kurs 6.002x posłuży do przetestowania platformy udostępniania online’owych wykładów oraz udoskonalania wykorzystywanych narzędzi.
      Pod koniec kursu uczestnicy spełniający określone kryteria otrzymają bezpłatny certyfikat jego ukończenia.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Po dziesięciu latach pracy naukowcom z Princeton University udało się skonstruować system, który pozwala na kontrolowanie spinu elektronów w krzemie nawet przez 10 sekund. Wydłużenie czasu, w którym można kontrolować spin elektronów jest niezbędne do skonstruowania praktycznego komputera kwantowego. Dotychczas udawało się utrzymać spin elektronów przez ułamki sekund. Stany kwantowe są bardzo nietrwałe i pod wpływem czynników zewnętrznych dochodzi do ich utraty, czyli dekoherencji. Kwantowy bit, na którym mają pracować kwantowe komputery, traci swoje właściwości i staje się „zwykłym“ bitem, przyjmującym w danym momencie tylko jedną wartość, zamiast wcześniejszych wszystkich możliwych wartości.
      Profesor Stephen Lyon i Alexei Tyryshkin, który są autorami najnowszego osiągnięcia, mówią, że kluczem do sukcesu było użycie niezwykle czystej próbki krzemu-28. Częściowo zawdzięczamy to udoskonaleniu metody pomiaru, ale większość zależy od materiału. To najczystsza próbka, jakiej dotychczas używaliśmy - mówi Lyon.
      Naukowcy zamknęli kawałek krzemu-28 w stalowym cylindrze wypełnionym helem. Wewnątrz panowała temperatura 2 kelwinów. Cylinder znajdował się pomiędzy dwoma pierścieniami, które miały za zadanie kontrolować pole magnetyczne wokół próbki. Po potraktowaniu krzemu mikrofalami doszło do skoordynowania spinów około 100 miliardów elektronów. Zaszła zatem koherencja i została ona utrzymana przez niewiarygodnie długie 10 sekund. Jej utrzymanie jest niezwykle ważne dla komputerów kwantowych, gdyż działające na nich oprogramowanie będzie potrzebowało czasu np. na korekcję błędów czy i operacje na danych. Muszą być one zatem dostępne na tyle długo, by program zakończył pracę z nimi.
      Stan kwantowy może zostać zniszczony przez naturalne pole magnetyczne materiałów. Dlatego też zdecydowano się na wykorzystanie krzemu-28, który, w przeciwieństwie do tradycyjnie używanego krzemu-25 ma niezwykle słabe pole magnetyczne.
      Projekt rozpoczął się 10 lat temu. Steve przyszedł do mnie i powiedział, żebyśmy wykorzystali próbkę wolną od innych izotopów - wspomina Tyryshkin. Po trzech latach badań uczeni byli wstanie utrzymać koherencję przez 600 mikrosekund. Przez kolejne lata wypróbowywali różne materiały.
      W końcu dzięki Avogadro Project, którego celem jest opracowanie nowej definicji kilograma, udało się uzyskać próbkę niezwykle czystego krzemu-28. Międzynarodowa współpraca dała niezwykłe wyniki. Zwykle w krzemie-28 znajduje się nawet 50000 części na milion krzemu-29, do tego dochodzą inne zanieczyszczenia, które mają silne pole magnetyczne. W oczyszczonym krzemie-28 liczba atomów krzemu-29 nie przekracza 50 na milion. Taka próbka była... zbyt czysta. Dodano do niej nieco fosforu, by była ona na tyle aktywna elektrycznie, żeby reagować na mikrofale. To właśnie ta reakcja, którą Lyon i Tyryshkin nazywają „echem“, gdyż są to mikrofale emitowane przez próbkę, pozwala na odczytanie spinu elektronów.
      Bardzo trudne było znalezienie odpowiedniej liczby atomów fosforu. Ich zbyt duża liczba oznaczałaby powstanie w próbce zbyt silnego pola magnetycznnego. Z kolei za mało fosforu dałoby zbyt słabe „echo“, którego nie można by odczytać. Istotne było też znaczne obniżenie temperatury próbki, gdyż w temperaturze pokojowej elektrony fosforu są zbyt aktywne. „Uspokajają się“ dopiero w temperaturze bliskiej zeru absolutnemu.
      Warto w tym miejscu przypomnieć, że już wcześniej innym zespołom naukowym udało się kontrolować spin elektronów przez równie długi czas. Wykonano nawet pewne operacje matematyczne. Jednak do eksperymentów używano jonów zamkniętych w komorach próżniowych. Lyon i Tyryshkin skupili się na krzemie, gdyż uważają, że jest on znacznie bardziej praktyczny. Współczesna elektronika już wiele dekad temu zrezygnowała przecież z lamp elektronowych na rzecz krzemu.
×
×
  • Create New...