Вчені створили тонку і гнучку сонячну панель

Звичайні сонячні елементи виготовляються на скляних або кремнієвих пластинах, тому вони жорсткі, важкі і досить обмежені щодо місця використанні. Пластик чи папір зроблять сонячну панель більш гнучкою, але не зроблять її стійкою до високої температури і хімічних речовин, що застосовуються у процесі виробництва. Однак, вчені схоже знайшли метод вирішення даної проблеми.

«У Китаї дахи багатьох будинків обладнані пристроями перетворення сонячної енергії», розповідає Сяолінь Чжен (Xiaolin Zheng), яка працює над новим типом сонячних панелей. «Одного разу мій батько помітив, як добре було б використовувати вікна, стіни, всю поверхню будівель для сонячної енергії, а не тільки дах».

Винахід, над яким працює дослідна група Чжен в Стенфордському Університеті, коли-небудь, цілком ймовірно, зробить це можливим. Вони створили тонку, гнучку і клейку сонячну панель – сонячний стікер, наклейка, яка, по ідеї, зможе живити все від будівель до літаків.

«Роблячи сонячну панель надзвичайно тонкою і гнучкою, ми отримаємо можливість використовувати її різними способами», розповідає Чжен, доцент Стенфордського університету, і лауреат нагороди президента США в галузі науки і техніки для молодих фахівців. «Я сподіваюся, що наше відкриття зможе різко збільшити доступність, практичність і широке застосування сонячної енергії».

У 2010 році, після почутих слів батька, Чжен прочитала науково-дослідну роботу, яка знову повернула її до цієї ідеї. Робота описувала експеримент, в якому наноматеріал графен був вирощений на шарі нікелю, розташованого на кремнієвій пластині. При зануренні у воду, нікель відокремлювався від поверхні, поряд з графеном.

«Це звучало неймовірно», згадує вона. «Якщо такий же принцип може бути використаний для отримання більш тонкої і гнучкої сонячної панелі, яку можна буде знімати і приклеювати вона буде триматися на будь-якій поверхні?».

Звичайні тонкоплівкові сонячні елементи виготовляються на скляних або кремнієвих пластинах, тому вони жорсткі, важкі і досить обмежені у місці використання. Пластик або папір зробить сонячну панель більш гнучкою, але не зробить її стійкою до високої температури і хімічних речовин, необхідних для виготовлення.

«Наша нова техніка дозволяє розглядати сонячну панель, як піцу», пояснює Чжен. «Коли ви печете піцу, ви використовуєте металевий посуд, який може витримувати високу температуру. Але щоб продавати піцу економічно вигідно, продавець використовує паперову коробку».

Працюючи зі своєю командою, Чжен як зазвичай використовувала силіконову або скляну поверхню для виготовлення сонячних панелей, але вона додатково вставила металевий шар між панеллю і поверхнею. Після декількох спроб і помилок, вчені нарешті змогли відокремити металевий шар від поверхні після замочування всієї структури у воді протягом декількох секунд.

Результатом виявилася активна сонячна панель, товщина якої складає лише кілька мікронів – близько однієї десятої товщини поліетиленової плівки. «Матеріал вийшов дуже гнучкий, тому його можна прикріпити до будь-якої поверхні – мобільного телефону, скляного даху, стіни або зігнутої колони».

Тонкі і гнучкі панелі можуть виробляти таку ж кількість електроенергії, як і жорсткі, крім того, вони пропонують додаткові економічні переваги, оскільки можуть значно знизити виробничі витрати і, як наслідок, мати більш низьку вартість.

В традиційному виробництві сонячних елементів ціна базового шару становить 25% від вартості. Новий метод дозволить замінити базовий шар більш дешевим або вже існуючим. Наприклад, вікна будівлі самі по собі забезпечують базовий шар, тому все, що необхідно – це світлочутлива частина.

«Кремнієві пластини після використання залишаються чистими і блискучими», розповідає вчений. «Так само як і форма для піци, вони можуть бути використані знову і знову, що призводить до економії коштів. А з тієї причини, що клейкі сонячні панелі значно легші в установці, ніж звичайні панелі, цей процес буде простішим і дешевшим».

У подальшому дослідженні Чжен планує випробувати технологію на більш ефективних сонячних елементах, ніж ті, які використовувалися спочатку.