Самовосстанавливающиеся солнечные элементы

Самовосстанавливающиеся солнечные элементы

Сенсибилизированные красителем солнечные элементы (DSSC-элементы) имеют множество потенциальных преимуществ, по сравнению с кремниевыми солнечными элементами текущего отраслевого стандарта. DSSC-элементы состоят из двух электродов, электролита в виде геля на водной основе и недорогих светочувствительных молекул органических красителей, которые под действием света генерируют электрический ток. Вообще принцип выработки электроэнергии подобен принципу фотосинтеза. При создании DSSC-элементов используются экономичные, легкодоступные материалы, такие как пластик, керамика, металл, стекло и т.д. Эти элементы обладают потенциальной возможностью вырабатывать электричество при низкой освещенности, например, в условиях частичной затененности или в облачную погоду. Производительность DSSC-элементов сейчас уже не намного меньше, чем производительность аналогичных элементов массового производства на основе кремния. Теперь у DSSC-элементов появилась возможность самовосстанавливаться.

До сих пор химическая стабильность этих элементов в неблагоприятных погодных условиях вызывала серьезную озабоченность у специалистов. Основным недостатком конструкции DSSC является использование жидкого электролита, который отличается нестабильностью при изменении температуры. При низких температурах электролит может замерзнуть, что приводит к прекращению производства электроэнергии и потенциально ведет к физическим повреждениям. Более высокие температуры приводят к увеличению объема жидкости, что затрудняет герметизацию панелей.

Профессор Орлин Велев (Orlin Velev) и доктор Хен-Джун Ку (Hyung-Jun Koo), специалисты в области солнечной энергетики из университета штата Северная Каролина, опубликовали статью, описывающую новый тип сенсибилизированных красителем солнечных элементов, который обладает способностью самовосстанавливаться. Работа была опубликована в журнале Scientific Reports, а с ее аннотацией можно ознакомиться на сайте университета.

Для решения проблем, связанных с электролитом, исследователи воспользовались принципом аналогии. Чтобы понять, каким образом солнечные элементы могут самовосстанавливаться, можно просто посмотреть на листок с ближайшего растения или на свою кисть. На листе и на руке есть разветвленная сосудистая система, в которой циркулируют питательные вещества для поддержания жизни. Эта система и вдохновила ученых на создание самовосстанавливающихся солнечных элементов.

Самовосстанавливающиеся солнечные элементы Сенсибилизированные красителем

Изображение с сайта: http://news.ncsu.edu

Профессор Велев говорит: «Мы рассматривали, как разветвленная сеть в листе доставляет воду и питательные вещества по всему листу. Наша микроканальная система в солнечном элементе работает аналогичным образом. Фотоэлектрические элементы с упавшей вследствие высокой интенсивности ультрафиолетовых лучей производительностью регенерируются путем закачки свежего красителя в каналы и одновременной откачки отработанного красителя. Этот процесс восстанавливает эффективность производства электроэнергии устройством в течение нескольких циклов».

Решает ли предлагаемая исследователями система микроканалов проблему физических повреждений структуры солнечного элемента, вызванных расширением или замораживанием электролита, или просто решает проблему разрушения самой краски, не совсем понятно из аннотации и пресс-релиза. В любом случае, биомиметический подход к повышению устойчивости DSSC-элементов кажется логичным, раз такая система работает в клетках растений, то, вероятно, она будет работать и в солнечных элементах.

Несомненно, на рынке солнечной энергии перед технологией DSSC встанет еще множество преград. Однако сенсибилизированные красителем солнечные элементы уже производятся в больших масштабах для гаджетов и других мобильных устройств. Некоторые предприятия развивают эту технологию для создания своих продуктов. (Например, создаются солнечные батареи, встроенные в оконные стекла). Поддержание эффективности элементов DSSC в течение более длительного периода времени может стать большим шагом вперед для этой перспективной технологии.

Автор: Анастасия Литвинова

по материалам http://www.mnn.com

Оставить ответ