Фарба чи плівка? Сонячні батареї нового покоління

Вчені розробили пластикові сонячні батареї на основі квантових точок, здатні перетворювати енергію Сонця на електрику навіть на похмурий день.

Новий матеріал на основі квантових точок, створений групою дослідників під керівництвом Теда Сарджента, професора факультету електротехніки та обчислювальної техніки Університету Торонто, вперше здатний з помітною ефективністю (2 − 4%) вловлювати і перетворювати в енергію інфрачервоне випромінювання Сонця. На основі результатів досліджень нових матеріалів вчені припускають, що подібні сонячні батареї можуть з часом стати в кілька разів більш ефективними, ніж вже існуючі.

Зважте напівпровідникових наночастинок, званих квантовими точками, легко наноситься на поверхню подібно аерозольній фарбі, що істотно знижує вартість виробництва подібних батарей - за оцінками групи Сарджента, вартість матеріалів для покриття 1 кв. м шаром квантових точок товщиною 1 мкм становить в даний час менше $20 (при масовому виробництві ця цифра буде менше). При цьому подібна технологія надає дуже велику гнучкість у виборі форми батарей. Наприклад, електромобіль, пофарбований такою фарбою, перебуваючи на світлі, теоретично може постійно підзаряджати батарею.

Дослідники навіть мріють, що одного разу «сонячні ферми», побудовані з використанням подібного матеріалу, будуть побудовані в пустелях в такій кількості, що енергії, що виробляється ними, буде достатньо для забезпечення потреб всієї планети.

«Кількість сонячної енергії, що досягає поверхні Землі, в 10000 разів перевищує наше енергоспоживання», - говорить Тед Сарджент. "Якщо ми покриємо 0,1% земної поверхні високоефективними сонячними батареями", - додає вчений, - ми в принципі зможемо замінити традиційні джерела енергії новими, екологічними і поновлюваними ".

Подібні сонячні батареї на основі квантових точок, розподілених у полімерній матриці, самі по собі не є новинкою. Але існуючі матеріали досі були здатні вловлювати тільки видиме світло, в той час як інфрачервона частина сонячного спектру залишилася «неохопленою». Новий матеріал - перший, який здатний вловлювати і перетворювати інфрачервону частину спектра з ефективністю від 2 до 4,2% (останнє значення є рекордним для ближнього ВК-діапазону).

Зрештою, за допомогою «сонячних ферм» можна буде вловлювати великий обсяг сонячної енергії і використовувати для наших потреб, стверджують вчені.

«Це потенційна заміна інших джерел електроенергії, які виробляють» парникові гази «в якості побічного ефекту - таких, як вугілля», - говорить Сарджент.

У Японії, наймасштабнішому в світі ринку сонячної енергії, уряд припускає, що до 2030 року половина енергопостачання житлового сектора буде вироблятися на сонячних електростанціях - зараз на них припадають частки відсотка.

Головна складність щодо використання сонячної енергії зараз - економічна доцільність.

Вартість сонячної енергії при поточних витратах на виробництво складе 0,25 − 0,5 доларів США за кіловат-годину. Це набагато більше, ніж середня вартість електроенергії для житлових будинків. Середня ціна в США за експертними оцінками - менше, ніж 10 центів за кіловат-годину.

Але з новим матеріалом ця ситуація може змінитися.

«Гнучка сонячнобатарейна плівка може стати інструментом, що переводить сонячну енергію в екологічне і зручне джерело енергії», - говорить Джон Вулф, що спеціалізується на нанотехнологіях венчурний інвестор нью-йоркської компанії «Lux Capital».

За матеріалами nationalgeographic.com та University of Toronto.