Инженеры Массачусетского технологического института разработали ультратонкие солнечные батареи на тканевой основе, которые могут быстро и легко превратить любую поверхность в источник энергии. Новинка обладает способностью вырабатывать в 18 раз больше энергии на каждый килограмм своего веса, чем обычные солнечной панели. Для крыш, палаток первой помощи и даже плащей спасателей — это возможность получать энергию без существенных физических нагрузок.
Источник изображений: Melanie Gonick, MIT
Около шести лет назад команда исследований из США разработала технологию производства легчайших солнечных элементов. Например, такие элементы могли свободно удерживаться на вершине мыльного пузыря. Впрочем, технология производства таких панелей была довольно сложной, поскольку сопровождалась процессами осаждения вещества в вакууме. Команда MIT взялась усовершенствовать процесс производства легчайших солнечных элементов, чтобы со временем довести его до масштабного коммерческого производства.
Многолетние эксперименты позволили приблизиться к лабораторному производству тончайших солнечных элементов довольно простым способом — с помощью «электронных» красок, наносимых через трафарет и штампами. Краски и электроды послойно наносятся на подложку толщиной всего 3 мкм. Затем готовая солнечная панель толщиной меньше волоса человека отделяется от подложки и дальше закрепляется на подложке из синтетической ткани.
Учёные специально отделили процесс производства элемента от закрепления на ткань, поскольку так они могут предложить широкий выбор основы, не учитывая её влияния на техпроцесс производства ячеек (химическую, температурную и другую совместимость). После нанесения ячейки на ткань её предложено ламинировать — помещать в герметичную среду, поскольку на открытом воздухе ячейки из «электронной» краски быстро деградируют.
Ячейка без тканевой основы и упаковки генерирует до 730 Вт на кг. На синтетической ткани Dyneema, выбранной учёными за свою удивительную прочность и лёгкий вес (всего 13 г на м2), тонкая ячейка вырабатывает 370 Вт на кг, что примерно в 18 раз больше мощности на кг, чем у обычных солнечных батарей.
«Типичная солнечная установка на крыше в Массачусетсе выдаёт около 8 000 Вт. Чтобы генерировать такое же количество энергии, наши тканевые фотоэлектрические элементы добавят на крышу дома всего около 20 кг (44 фунта)», — сказал один из авторов работы.
Учёные пока не готовы передавать разработку в коммерческое производство. Предстоит ещё много исследований и работы по улучшению характеристик тончайших панелей.