Самоклеющиеся солнечные панели

«В Китае крыши многих зданий оборудованы устройствами преобразования солнечной энергии», рассказывает Сяолинь Чжэн (Xiaolin Zheng), которая работает над новым типом солнечных панелей. «Однажды мой отец заметил, как здорово было б использовать окна, стены, всю поверхность зданий для солнечной энергии, а не только крышу».

Изобретение, над которым работает исследовательская группа Чжэн в Стэнфордском Университете, когда-нибудь, вполне вероятно, сделает это возможным. Они создали тонкую, гибкую и клейкую солнечную панель – солнечный стикер, наклейка, которая, по идее, сможет запитать все, от зданий до самолетов.

«Делая солнечную панель чрезвычайно тонкой и гибкой, мы получем возможность использовать ее разными способами», рассказывает Чжэн, доцент Стэнфордского университета, и лауреат награды президента США в области науки и инженерии для молодых специалистов. «Я надеюсь, что наше открытие сможет резко увеличить доступность, практичность и широкое применение солнечной энергии».

В 2010 году, после услышанных слов отца, Чжэн прочитала научно-исследовательскую работу, которая снова вернула ее к этой идеи. Работа описывала эксперимент, в котором наноматериал графен был выращен на слое никеля, расположенного на кремниевой пластине. При погружении в воду, никель отделялся от поверхности, наряду с графеном.

«Это звучало невероятно», вспоминает она. «Что если такой же принцип может быть использован для получения более тонкой и гибкой солнечной панели, которую можно будет снимать, приклеивать и она будет держаться на любой поверхности?».

Обычные тонкопленочные солнечные элементы изготавливаются на стеклянных или кремниевых пластинах, поэтому они жесткие, тяжелые и весьма ограничены в месте использования. Пластик или бумага сделает солнечную панель более гибкой, но не сделает ее устойчивой к высокой температуре и химическим веществам, необходимым для изготовления.

«Наша новая техника позволяет рассматривать солнечную панель, как пиццу», объясняет Чжэн. «Когда вы печете пиццу, вы используете металлическую посуду, которая может выдерживать высокую температуру. Но чтобы распространять пиццу экономически выгодно, продавец использует бумажную коробку».

Работая со своей командой, Чжэн как обычно использовала силиконовую или стеклянную поверхность для изготовления солнечных панелей, но она дополнительно вставила металлический слой между панелью и поверхностью. После нескольких проб и ошибок, ученые, наконец смогли отделить металлический слой от поверхности после замачивания всей структуры в воде в течение нескольких секунд.

Результатом оказалась активная солнечная панель, толщина которой составляет всего пару микрон - около одной десятой толщины полиэтиленовой пленки. «Материал получился очень гибкий, поэтому его можно прикрепить к любой поверхности – мобильному телефону, стеклянной крыше, стене или изогнутой колонне».

Тонкие и гибкие панели могут производить такое же количество электроэнергии, как и жесткие, кроме того, они предлагают дополнительные экономические преимущества, поскольку могут значительно снизить производственные затраты и, как следствие, иметь более низкую стоимость.

В традиционном производстве солнечных элементов цена базового слоя составляет 25% от стоимости. Новый метод позволит заменить базовый слой более дешевым или уже существующим. Например, окна здания сами по себе обеспечивают базовый слой, поэтому все, что необходимо – это светочувствительная часть. Солнечный элемент, который можно легко снять и установить, позволяет экономить.

«Кремниевые пластины после использования остаются чистыми и блестящими», рассказывает ученый. «Так же как и противень для пиццы, они могут быть использованы снова и снова, что приводит к экономии средства. А по той причине, что клейкие солнечные панели гораздо легче в установке, чем обычные панели, этот процесс будет проще и дешевле».

В дальнейшем исследовании Чжэн планирует испытать технологию на более эффективных солнечных элементах, чем те, которые использовались вначале.