Этот прорыв инженеров-химиков из Университета штата Орегон может вскоре снизить стоимость солнечной энергии, ускорить производственные процессы, использовать экологически безвредные материалы и сделать Солнце практически универсальным магазином, который производит как материалы для солнечных устройств, так и вечное. энергия для их питания.Результаты были только что опубликованы в RSC Advances, журнале Королевского химического общества, при поддержке Национального научного фонда.«Этот подход должен работать и является экологически безопасным», — сказал Чи-Хунг Чанг, профессор химической инженерии в Университете штата Орегон и ведущий автор исследования.«Некоторые аспекты этой системы должны продолжать снижать стоимость солнечной энергии и, при широком использовании, сокращать углеродный след», — сказал Чанг. «Он может производить материалы для солнечной энергии везде, где есть достаточные солнечные ресурсы, и в этом химическом производственном процессе не будет никакого воздействия на энергию».
Работа основана на использовании микрореактора с «непрерывным потоком» для производства чернил с наночастицами, которые производят солнечные элементы путем печати. Существующие подходы, основанные в основном на пакетных операциях, требуют больше времени и средств.В этом процессе имитируемый солнечный свет фокусируется на солнечном микрореакторе, чтобы быстро его нагреть, позволяя при этом точно контролировать температуру, чтобы улучшить качество готового продукта.
Свет в этих экспериментах создавался искусственно, но процесс можно было осуществить с помощью прямого солнечного света и за небольшую часть стоимости существующих подходов.«Наша система может синтезировать материалы солнечной энергии за считанные минуты по сравнению с другими процессами, которые могут занять от 30 минут до двух часов», — сказал Чанг. «Это увеличение скорости работы может снизить затраты».
В этих экспериментах солнечные материалы были изготовлены из диселенида меди-индия, но для снижения материальных затрат также можно было бы использовать такое соединение, как сульфид меди, цинка и олова, сказал Чанг. И чтобы сделать этот процесс чем-то, что могло бы работать 24 часа в сутки, солнечный свет сначала можно было бы использовать для создания расплавленных солей, которые впоследствии можно было бы использовать в качестве источника энергии для производства. Это может обеспечить более точный контроль температуры обработки, необходимой для создания материалов для солнечной энергии.
По словам исследователей, современные тонкопленочные солнечные элементы на основе халькогенидов уже достигли в лаборатории довольно высокой эффективности преобразования солнечной энергии, составляющей около 20 процентов, хотя их стоимость меньше, чем у кремниевых технологий. По их словам, возможно дальнейшее повышение эффективности.Еще одно преимущество этих тонкопленочных подходов к солнечной энергии заключается в том, что поглощающие солнечный свет слои на самом деле очень тонкие — около 1-2 микрон, вместо 50-100 микрон, как у обычных кремниевых элементов.
Это могло бы облегчить включение солнечной энергии в конструкции за счет нанесения тонких пленок на окна, черепицу или другие возможности.Дополнительную поддержку этой работе оказали Орегонский институт нанонауки и микротехнологий (ONAMI) и Орегонский центр искусственной окружающей среды и устойчивых технологий (Oregon BEST).
