Солнечные панели Bendy ничем не уступают обычным

Существующие солнечные элементы обычно используются только на плоских, статических поверхностях, чтобы избежать их растрескивания, но теперь есть гибкая альтернатива с такой же эффективностью выработки энергии.

Алекс Уилкинс

24 мая 2023 г.

Эти солнечные элементы могут сгибаться, не ломаясь

Вэньчжу Лю

Легкие и гибкие солнечные элементы, которые так же эффективны, как и обычные, могут значительно расширить использование солнечной энергии.

Большинство используемых сегодня солнечных элементов изготовлены на основе кристаллического кремния благодаря их высокой эффективности и простоте изготовления, но их можно размещать только на плоских, статических поверхностях, поскольку они трескаются под нагрузкой. Существующие гибкие солнечные элементы, изготовленные из других материалов, предлагают альтернативу, но ценой гораздо более низкой энергоэффективности.

Теперь Вэньчжу Лю из Китайской академии наук в Шанхае и его коллеги разработали тонкую и легкую ячейку на основе кремния, которая настолько гибка, что может вращаться вокруг себя без потери эффективности.

Реклама

Команда создала элемент, сначала утончив фотоэлектрическую кремниевую пластину более чем на 60 процентов, что делает ее такой же гибкой, как бумага, но при этом отражающей и, следовательно, менее эффективной. Химическая обработка поверхности для создания микроскопических неровностей пирамидальной формы восстанавливает эту эффективность, но делает ее хрупкой при сгибании – пока Лю не пришла в голову идея исправить это.

«Однажды, когда я порвал пластиковый пищевой пакет, небольшая зазубрина на краю пакета вдохновила меня задаться вопросом, вызвана ли склонность кремниевых элементов к фрагментации при механическом воздействии острыми насечками на краях пластин», — говорит он.

Сняв замедленное разрушение обработанных клеток, Лю и его команда поняли, что трещины начинаются на краях клеток в каналах между пирамидами. Когда они смягчили эти каналы и попытались согнуть клетку, они обнаружили, что скопилось множество крошечных поверхностных трещин, но клетка не сломалась и сохранила свою эффективность.

Подпишитесь на нашу рассылку Fix the Planet

Получайте дозу климатического оптимизма прямо на свой почтовый ящик каждый месяц.

Элементы достаточно легкие, чтобы их можно было использовать на дроне.

Вэньчжу Лю и др. (2023)

Гибкие элементы можно легко изготовить с использованием существующих технологий кремниевых пластин, а поскольку они на 95 процентов легче жестких элементов, их можно использовать на стенах без ущерба для целостности здания. Лю и его команда протестировали элементы в экстремальных условиях – например, на Южном полюсе, на дроне, летающем на высоте 20 километров, и на воздушном шаре при сильном ветре – и обнаружили, что они работают так же хорошо, а иногда и лучше, чем жесткие солнечные элементы.

Кайл Фрона из Кембриджского университета говорит, что работа очень впечатляет. «Это открывает кремниевые возможности для совершенно другого класса приложений, о некоторых из которых мы уже думали, а о некоторых, вероятно, еще даже не думали».

Ссылка на журнал:

Природа DOI: 10.1038/s41586-023-05921-z

Темы:

Реклама