Лого Сделано у нас
71

В Томске изобрели новую технологию производства гибких солнечных батарей

Сотрудники «Отдела новых материалов» Томского государственного университета совместно с коллегами из РАН создают новый вид солнечных батарей на основе ячеек Гретцеля. Основой для них служат оксидные наноматериалы и их композиции. Растворы, из которых получают оксидные композиции, можно нанести на любой гибкий носитель: ткань, металлические и полимерные материалы, тонкое стекло. После запекания на поверхности носителя образуется тончайшее композитное покрытие, обладающее способностью преобразовывать солнечный свет в электроэнергию.

«Применять нашу технологию можно в разных сферах: быту, сельском хозяйстве, оборонной промышленности и других, — рассказывает руководитель лаборатории „Полифункциональные материалы“ профессор, д.т.н. Людмила Борило. — Например, гибкие солнечные батареи можно взять с собой в поход, использовать их для подзарядки ноутбука или мобильного телефона. Такой источник электроэнергии удобен в транспортировке, его можно свернуть в рулон и положить в рюкзак. Другой перспективный вариант — создание ткани, обладающей способностью генерировать тепло из солнечного света. Одежда из нее будет легкой, но вместе с тем очень теплой. Это оптимальный вариант для людей, которые работают в Арктике либо на Севере в суровых климатических условиях».

Технически сложность создания такой ткани заключается только в одном: нужно разработать низкотемпературный метод получения наночастиц оксидов и их композиций, чтобы наночастицы при запекании надежно закрепились в структуре материала и не вымывались из нее при стирке и в процессе эксплуатации.

Особенность солнечных батарей, создаваемых в ТГУ, заключается в том, что они, в отличие от своих кремниевых «собратьев», значительно легче и дешевле. Еще одним серьезным преимуществом является способность сенсибилизированных солнечных элементов генерировать электроэнергию даже в пасмурную погоду. Это очень актуально в климатических условиях Сибири, где ясных солнечных дней крайне мало.

Для справки.

Ячейка Гретцеля представляет собой третье поколение фотоэлектрических технологий — фотоэлектрохимические ячейки, в которых используются фоточувствительные мезопористые оксидные полупроводники с широкой запрещённой зоной. Изготавливается из дешевых материалов и не нуждается в сложном оборудовании. За это изобретение автор Михаэль Гретцель получил техническую премию тысячелетия.

Сотрудники отдела «Новые материалы электротехнической и химической промышленности» создают полифункциональные материалы и работают на стыке нескольких наук: химии, физики и биологии. В копилке отдела масса самых разных изобретений — от медицины, электроники и светотехники, эффективных катализаторов, строительных материалов нового поколения до солнечной энергетики.

  • -1
    Добрый Человек Добрый Человек
    07.03.1514:37:59

    ОБНОВЛЕНИЕ.

    Благодарю Сергея Перовского за указание на то, что мои данные по ячейкам Гретцеля несколько устарели. На сегодняшний день эффективность ячеек уступает эффективности обычных солнечных батарей уже не в 10, а в 3 раза.

    Внёс изменения в комментарий в соответствии с новыми данными

    Да-а-а-а… что-то давненько учёные Томского Политеха не радовали нас эпохальными открытиями и изобретениями! Но зато сегодня просто взорвали нас!- ячейки Гретцеля ==>
    применять … можно в разных сферах: быту, сельском хозяйстве, оборонной промышленности и других,
    Ох-хо-хонюшки… Да не только не можно, но и невозможно применять сегодня эту технологию ни в сельском хозяйстве, ни в быту, ни в промышленности.

    Нет, ячейки Гретцеля реально работают! И реально генерируют ток. И они реально, наверное, в 2 раза дешевле обычных солнечных панелей. Но их дешевизна компенсируется меньшей в 10 (в десять!) раз в 3 (в три!) раза эффективностью по сравнению с обычными панелями!

    Если учесть, что стоимость кВт установленной мощности солнечной батареи составляет 4−6 тыс. долл., то стоимость кВт ячейки Гретцеля составит 4(6)*10 3/2=20(30) 7(10) тысяч долларов!

    От 20-ти до 30-ти 7-ми до 10-ти тысяч долларов за кВт установленной мощности! И это при условии, что стоимость кВт установленной мощности традиционной генерации (имеется в виду тепловая генерация на углеводородном топливе) находится в пределах 1−1,2 тыс. долл.

    То есть, томские учёные предлагают нашим крестьянам и металлургам электроэнергию по цене в 20−30 7−10 раз выше той, которую они сегодня покупают… От всей крестьянско-металлургической души — огромное человеческое спасибо!

    Очень удивило предложение создать согревающий костюм, покрытый тканью, обладающей способностью генерировать тепло из солнечного света.

    Насколько я понял, вся поверхность одежды будет покрыта вышеупомянутыми ячейками, а сгенерированный ток пойдёт на питание электрических нагревательных элементов, расположенных на внутренней стороне одежды — той, что, как и рубашка, ближе к телу.

    Что ж, неплохая задумка.

    Площадь тела человека, обращённая к Солнцу, — 1 кв.м. «Теневая» площадь — такая же. На «теневой» стороне обычная солнечная панель имеет эффективность не более 50-ти процентов от солнечной стороны. Итого, получаем площадь тела человека (и одежды), приведённую к «солнечной» стороне, — 1,5 кв.м.

    В российских широтах с такой площади обычные солнечные панели смогут «собрать» порядка полутора сотен ватт (150 Вт) электроэнергии.

    Ячейки Гретцеля же дадут аж 15 (пятнадцать!) 45 (сорок пять) Ватт!
    Учитывая, что электрические нагревательные элементы, преобразующие эл.ток в тепло, имеют КПД процентов 60, получим на всё тело порядка 10-ти 30-ти Вт тепловой энергии…-- ой, не вспотеть бы!..   

    Кстати, для того, чтобы, как обещает руководитель лаборатории «Полифункциональные материалы» профессор, д.т.н. Людмила Борило,

    использовать их для подзарядки ноутбука
    нужно будет раскатать ткань размером 3×3 2×2 метра! Зато стоимость такой «тряпочки» будет смехотворно малой — всего-то каких-то там ничтожных 3−4 тысячи какую-то там ничтожную тысячу долларов.   

    Опять пошли минусы!

    А меня-то за что минусите? Вы тогда уж лучше минусите Алессандро Вольта, Георга Ома, Андре Ампера — это они, нехорошие люди, открыли такие неудобные Законы физики!

    Минусите Рассела Охла — создателя солнечных батарей — за то, что он создал такую неэффективную конструкцию. Почему он не позволил солнечным батареям собирать 150 кВт электроэнергии с кв.м., а ограничил объёмом, в тысячу раз меньшим?

    Заодно и Гретцеля заминусите — за ещё более худшую эффективность его изобретения!

    Минусите Сади Карно, который ограничил КПД единицей… Почему бы ему не разрешить КПД принимать значения, например, 100 (10.000%) ?

    Ох, чует моё сердце, что минусят меня адепты торсионных полей, приверженцы антигравитаторов и изобретатели вечных двигателей — те тоже плевать хотели на законы физики   

    Отредактировано: Zloy Vatnik~19:53 07.03.15
    • 0
      Dimitrius Wizard Dimitrius Wizard
      07.03.1515:52:23

      Думаю, работают на удешевление технологии производства и повышением эффективности. Посмотрим.

    • 1
      Нет аватара SergePerovsky
      07.03.1517:51:19

      Но их дешевизна компенсируется меньшей в 10 (в десять!) раз эффективностью по сравнению с обычными панелями!

      Что понимать под обычными и как сравнивать?

      Теоретическое ограничение для кремниевой батареи и ячейки Гретцеля одинаково — 30%.

      Реально, массово выпускаемые кремниевые батареи дают уже 25%, а ячейки Гретцеля -10%.

      Так, что, разница не на порядок. И разница в степени приближения массовой продукции к теоретическому пределу.

      Можно не апеллировать к Вольту, Ому и Амперу. Теоретически, ячейки Гретцеля «обычным батареям» не уступают.

      Другое дело, что в статье ничего не сказано о том, каких показателей удалось добиться и по КПД и по себестоимости продукции. Без этого оценить полезность (или бесполезность) сделанного невозможно.

      • 0
        Добрый Человек Добрый Человек
        07.03.1519:09:07

        Благодарю. Мои данные по ячейкам Гретцеля действительно несколько устарели.

        Внёс изменения в комментарий в соответствии с новыми данными.

        Другое дело, что в статье ничего не сказано о том, каких показателей удалось добиться и по КПД и по себестоимости продукции. Без этого оценить полезность (или бесполезность) сделанного невозможно.
        Кстати, ничего не было сказано и о долговечности этих систем. По моим, наверное, тоже устаревшим данным, время жизни этих ячеек составляло всего 1−2 года. Возможно, и тут как-то сумели продлить срок службы.

        Но я-то не о том же написал.

        Я не против того, что это есть. Не против того, что это как-то работает. Не возражаю против продолжения исследований.

        Я против таких вот залихватских высказываний типа

        Применять нашу технологию можно в разных сферах: быту, сельском хозяйстве, оборонной промышленности и других, — рассказывает руководитель лаборатории «Полифункциональные материалы» профессор, д.т.н. Людмила Борило. — Например, гибкие солнечные батареи можно взять с собой в поход, использовать их для подзарядки ноутбука или мобильного телефона. Такой источник электроэнергии удобен в транспортировке, его можно свернуть в рулон и положить в рюкзак.
        После прочтения возникает стойкое понимание, что всё уже чики-пуки: развернул такой коврик на току, и вот тебе уже работают и зерносушилка, и веялка, и нория… Раскатал 4 коврика, и уже электро-металлургический комбинат можно отцепить от ГЭС.

        На самом же деле, исследования в области цветосенсибилизированных солнечных батарей находятся в самом начале своего пути, и о каком-то реальном применении их пока что говорить рано. Именно поэтому я и выделил слово «сегодня», когда говорил о невозможности применения этой технологии.

        Если же, она имела в виду, что это в принципе возможно, то… в принципе можно использовать и свет звёзд — какая-то же микроскопическая доля световой энергия от них доходит до Земли, раз они фиксируются на сетчатке глаза и на светочувствительном слое фотоплёнки. Но как использовать такую энергию?   

        Отредактировано: Zloy Vatnik~20:24 07.03.15
        • 0
          Zveruga Zveruga
          07.03.1519:50:11

          По моим, наверное, тоже устаревшим данным, время жизни этих ячеек составляло всего 1−2 года.

          В 2011 году Швейцарские учёные добились 12,6% КПД и проводили испытания 1000 часов при температуре 80 С в темноте и 1000 часов при температуре 60 С на свету. В результате КПД упало до 90% от первоначального.

          Ячейки Грецеля имеют один очень высокий качественный показатель, они не теряют так сильно КПД преобразования света в электроэнергию в отличие от кремниевых батарей под воздействием температуры.

          • -1
            Добрый Человек Добрый Человек
            08.03.1512:29:49

            Ну?.. Так сколько?- 3 года? 5 лет? 100 лет?..

            Мой тебе совет: если тебе нечего сказать по теме, то лучше промолчи.

            • 0
              Zveruga Zveruga
              08.03.1513:29:40

              Выходит и у вас нет данных по стойкости исследуемых ячеек Грецеля к температуре. Вы так же не можете сказать сколько — 3, 5 или 100 лет. Данных ещё мало.

              А раз так, то зачем вы об этом сказали?

        • 1
          Нет аватара SergePerovsky
          07.03.1520:26:20

          Я против таких вот залихватских высказываний типа

          Не могу не согласиться. Гораздо разумнее было бы привести достигнутые технические характеристики и экономические расчеты. Но статья явно рассчитана «на широкий круг читателей», что в переводе с журналистского означает: на людей, имеющих смутное представление о науке и технике.

          Надеюсь, приведена не точная цитата руководителя лаборатории, а вольный пересказ (перевраз?)журналиста. Но бывает, что и серьезные ученые несут подобную рекламную чушь. Кто-то в качестве рекламы, а кто-то в полной уверенности в справедливости этих «идей».

          • 0
            nanonews nanonews
            08.03.1521:34:36

            Замечу, что источник — сайт ТГУ, то есть их собственная пресс-служба. Так что более вероятно, что цитата передана верно.

        • 0
          nanonews nanonews
          08.03.1521:32:12

          Да, «планов громадьё» они очень лихо раскинули.

    • 0
      Нет аватара Batut
      07.03.1517:53:59

      Это обычный западный стиль в науке. Много-много рекламы и громких заявлений.    

    • 0
      Zveruga Zveruga
      07.03.1519:00:43

      Но их дешевизна компенсируется меньшей в 10 (в десять!) раз эффективностью по сравнению с обычными панелями!

      А не в три ли раза меньше чем у кремневых?

      Учитывая, что электрические нагревательные элементы, преобразующие эл.ток в тепло, имеют КПД процентов 60

      Все электрические нагревательные приборы имеют КПД 100%.

      И зачем вы приводите первооткрывателя солнечных батарей, если современные солнечные батареи сильно отличается от первозданных?

      Отредактировано: Zveruga~20:13 07.03.15
      • -1
        Добрый Человек Добрый Человек
        07.03.1519:16:00

        Я уже внёс изменения после полезного и справедливого указания Сергея Перовского.

        Все электрические нагревательные приборы имеют КПД 100%.
        Ты ничего не перепутал?- подумай ещё! Может, не 100%, а 150 или даже 200?

        Думаю, что не я один впервые узнал сегодня о таком чуде чудном и диве дивном.   

        Господи, откуда вы такие только берётесь?..   

        Отредактировано: Zloy Vatnik~13:26 08.03.15
        • 0
          Нет аватара Z-zyl
          08.03.1513:24:29

          Именно 100%, если нет непроизводительных потерь (а для нагревателя в доме их нет, нет ВООБЩЕ).

          Никакого чуда чудного, просто факт.

        • 1
          Нет аватара alexey38
          08.03.1513:29:23

          Учитывая закон сохранения энергии, то позвольте узнать Ваше предположение, в какой вид энергии преобразуется электрическая энергия поданная в ТЭНу? По Вашим данным КПД этого нагревателя всего 60%. Куда и в какой вид энергии преобразуется остаток?

          А то пишите много, а хотелось бы узнать Ваши базовые знания, чтобы понять стоит ли доверять всему остальному Вами сказанному.

    • 1
      Иван Иванов Иван Иванов
      07.03.1521:31:31

      А меня-то за что минусите? Вы тогда уж лучше минусите Алессандро Вольта, Георга Ома, Андре Ампера — это они, нехорошие люди, открыли такие неудобные Законы физики!

      Да не за это уважаемый ,а за то что вы автомат калашникова сравниваете с китайской дрелью.Да дрель может просверлить какое угодно глубины отверстие, а акм только 5 мм брони.

      Но свернуть современные панели в вещмешок вы не сможете,а на основе данных разработок можно создать ,на пример, палатку которая не только защитит от непогоды, но и даст эл. энергию.И.Т.Д. И Т.П. А за здоровый скептецизм вам плюс ,его очень не хватает на этом сайте.

      • 1
        Андрей Сонин Андрей Сонин
        08.03.1511:35:17

        Здоровый скептицизм это хорошо, но не в формате просралиполимеры и охаивания. Люди работают и глядишь через пяток лет, улучшат кпд в разы. А палатка или там полотно раскатанное 2×2 генерирующее небольшое ко-во эл. энергии, где-нибудь в дали от цивилизации(в Росси таких мест полно) — отрабатывает потраченную 1000 долларов на 100%.

    • 0
      Нет аватара Z-zyl
      08.03.1513:33:57

      Тебя минусят за агрессивный бред.

      Теоретический предел для однопереходного кремния (его тоже можно делать многопереходным) — 35. Многопереходные, конечно, могут больше — вплоть до теоретического предела для СБ (около 96% при работе от Солнца и при комнатной температуре).

      Предельный КПД ячеек Гретцеля обусловлен предложенными редокс-реакциями. Но с 1991-го года появилось много идей, которые уже не вписываются в оригинальный концепт.

      Но вс это не имеет значения, потому что главная проблема СБ на текущий момент — цена.

      А цена — параметр не физический.

      И вот как раз тут любая технология, позволяющая производить СБ без вакуума низкотемпературным осаждением (как помянутые красители) может внезапно круто выстрелить.

      Заниматься этими технологиями необходимо.

  • 0
    Нет аватара antbor19
    07.03.1519:54:08

    человеческое тело выделяет 100 вт .так что согревающий костюм даже 50 вт вполне имеет смысл.тут видимо главная мысль в гибкости покрытия

  • 2
    ertegix ertegix
    07.03.1520:21:54

    Интересно. Разве что массовым продуктом таковые станут лет может через 10−20. Хотя зачем загадывать. Хорошо, что работают. Пускай работают дальше.

Написать комментарий
Отмена
Для комментирования вам необходимо зарегистрироваться и войти на сайт,