Oprettet 06/18/2011 09:03 Forfatter: NataKon Er det nogensinde faldet dig ind, at en uudtømmelig energikilde, som solen selv, kan opbevares i en dåse og om nødvendigt påføres på en hvilken som helst mere eller mindre egnet overflade ? I mellemtiden eksisterer de såkaldte "sprøjtede" solceller allerede og bliver fortsat aktivt forbedret! Kemiingeniør Brian Korgel fra University of Texas i Austin (USA) er overbevist om, at "solpaneler snart kan males på vægge og tage af bygninger med nanopartikelmaling." Processen med at bruge den nye nano-maling kan snart erstatte den standard (relativt dyre) højtemperaturmetode til fremstilling af solpaneler, sagde han.

Sputtered Solar Cells - "Near-Newspaper"-udskrivning fra University of Texas

”I øjeblikket er vores forskergruppe beskæftiget med fremstilling af nanokrystaller. Vi tager elementer fra CIGS-gruppen - kobber, indium, gallium, selenid - og danner disse uorganiske [lysabsorberende] materialer til små partikler, som derefter placeres i et opløsningsmiddel og dermed skabe blæk eller maling,” forklarer Korgel. Denne solcellemaling tjener samme funktion som voluminøse fotovoltaiske solfangere på hustage og solcellefarme rundt om i verden. De bittesmå samlere, som Korgel kalder "solar sandwiches", hvis top og bund er repræsenteret af metalkontakter, og i midten er et lysabsorberende lag.

Solmaling kan sprøjtes på plastik-, glas- og stofoverflader og gøre dem til solceller. Denne proces minder lidt om avistryk. Bagsiden kan være lidt fleksibel (for eksempel et fladt ark plastik, metalfolie eller endda et ark papir). Lagtykkelsen af ​​de nanopartikler, der bruges i CIGS-maling, er i øvrigt 10.000 gange mindre end et menneskehår.

Individuelle celler kan samles til solpaneler (ifølge NREL - 40 celler pr. panel), der leverer elektricitet til beboelsesbygninger og industrivirksomheder. Det eneste "men" er, at for rentabiliteten af ​​industriel produktion af "maling" skal konverteringseffektiviteten af ​​sollys være 10%. Indtil videre overstiger denne værdi ikke 3%, men forskerne håber, at de vil være i stand til at øge den til det nødvendige niveau.

Fordampede solceller - grøn elektricitet til mikroskopiske enheder

Forskere ved University of South Florida har udviklet solceller så små, at de simpelthen kan sprøjtes på vægge, tage og enhver anden solbelyst overflade. Disse elementer er kun i stand til at drive meget små enheder, da deres dimensioner ikke overstiger 1 mm i længden. Organiske polymerer, der blev brugt i stedet for silicium, gjorde det muligt for Dr. Jiang Xiaomei at skabe meget opløselige solceller, som kan påføres på ethvert passende materiale. Et kompleks af 20 af disse celler producerer 8 volt elektricitet, som forskerne brugte til at betjene nanorørsensorer designet til at detektere farlige kemikalier.

Derudover afslørede det amerikanske firma New Energy Technologies for nylig "SolarWindow"-designet, som er testet af University of South Florida. Dette solpanel, der sprøjtes på en glasoverflade, er ifølge udviklerne i stand til at producere elektricitet selv fra indendørs kunstigt lys. For at skabe den blev alle de samme små solceller udviklet af Jiang Xiaomei brugt.

Sputtered Solar Cell Plant i Australien

Forskere ved Australian National University arbejder sammen med repræsentanter fra Spark Solar Australia og Braggone Oy på et treårigt projekt for at udvikle billige, højeffektive, spray-on solpaneler. Traditionelt er solceller lavet af silicium belagt med et tyndt anti-reflekterende lag af siliciumnitrat. De høje omkostninger ved deres produktion forklares især af behovet for at udføre processen i et vakuum. Den nye metode bruger en sprøjtet brintfilm og en sprøjtet antirefleksfilm (der er ikke nødvendigt med vakuum). Solcellerne passerer gennem et transportbånd, hvor filmen aflejres. Denne forenklede metode vil give et mellemstort anlæg mulighed for at spare op til 5 millioner dollars på kapitaludstyr, dvs. producerede solpaneler vil ende med at blive meget billigere.

Grundlagt af Spark Solar, vil "solenergi"-anlægget blive den største leverandør af solceller på den sydlige halvkugle. Dens fremtidige placering er stadig ved at blive afklaret (muligheder overvejes for Adelaide, Geelong, Wollongong, Quenbeian og Canberra). De første solceller var allerede i produktion i slutningen af ​​2010, med en samlet forventet årlig produktion på over 10 millioner solceller, med eksportindtægter, der forventes at nå op på 135 millioner dollars om året.

Spray-on solceller - nye muligheder for vinduerne i øko-huse

Den norske virksomhed EnSol AS har indgået et samarbejde med et team af forskere fra University of Leicester for at udvikle et patenteret solcelledesign, der bruger metalpartikler omkring 10 nanometer i diameter. Forskere planlægger at bruge denne opfindelse til at omdanne fly og bygninger (inklusive vinduer) til solenergigeneratorer. Det vil være muligt at påføre "maling" fra nye tyndfilmsfotoceller på enhver plan overflade.

Den foreslåede teknologi er blevet testet, men der arbejdes stadig på den. Inden den lanceres på markedet i 2016, håber udviklerne at øge effektiviteten af ​​opfindelsen med op til 20%. Uanset hvad, så har EnSols materiale dækket med en tynd gennemsigtig film af fotoceller allerede klaret sig bedre end mange af de eksisterende teknologier, som udvikles sideløbende af konkurrenterne.

Så sammenfattende

At "solar"-materialet kan bruges i form af spraymaling, udvider markant mulighederne for at skabe "mobil" elektricitet.

Himlen, dækket af skyer, er ikke en hindring for arbejdet med "solmaling", da de sprøjtede fotoceller er i stand til at fange ikke kun ultraviolet lys, men også infrarød solstråling.

At dække et køretøj med et sådant materiale kunne i teorien give kontinuerlig genopladning af batterierne.

Endnu mere elektricitet vil blive genereret, når den påføres overfladen af ​​tage og/eller vinduer. Derudover vil disse solceller modstå vejret bedre end de fleste nuværende skrøbelige solfangere.

men

Da effektiviteten af ​​fotovoltaiske celler afhænger af graden af ​​absorption af sollys, vil brugerne periodisk skulle rense "malet" med sol "maling" vægge og tage. Australian National Universitys arbejde med indendørs solcelleteknologi er i gang, og færdiggørelsen er planlagt til slutningen af ​​2011.

For at eliminere konflikten mellem menneskelig psykologi og behovet for at spare energi kom et hold af forskere med en hvid maling, der ligner sort. Visuelt bedrag vil spare tusindvis af tons brændstof årligt.

Alle ved, hvorfor folk normalt bærer lyst tøj om sommeren. Ikke på grund af mode, primært, men på grund af det banale faktum, at hvidt reflekterer solens stråler godt.

Men når det kommer til at dække bygninger, viger logikken af ​​en eller anden grund for mode.

Så tagbeklædninger er ofte lavet mørkebrune eller mørkegrønne. Andre mørke farver (op til sort) er også almindelige.

Forskere har beregnet, at en forøgelse af et tags reflektionsevne fra f.eks. 20 % (almindelig grå maling) til 55 % (almindelig "næsten hvid" maling) - ville reducere klimaanlæggets energiforbrug med 20 %.

Men belægninger, der kun reflekterer 4-8% af solens farve, er ifølge statistikker også ret almindelige.

Vi taler først og fremmest om USA, hvor en gruppe videnskabsmænd er optaget af problemet med "forkerte" tage. Her i landet udgør klimaanlæg en betydelig andel af det nationale energiforbrug.

Det samme gælder for mange andre varme lande. Og selv i det kolde Rusland er der næppe nogen, der vil nægte at skære ned på deres sommerelektricitetsregninger.

Med hensyn til deres respekt for Moder Natur begyndte Hashem Akbari og hans kolleger på Berkeley Lab at lede efter en vej ud af situationen for flere år siden.

Det ser ud til, at sagen er elementær. Du skal blot male tagene hvide. Men som det viste sig, ønsker amerikanerne ikke at gøre dette (vi tror, ​​det samme kan siges om indbyggerne i de fleste andre lande, som også er domineret af uøkonomiske mørke tage).

Tage er trods alt et vigtigt element i boligdesign. Og masserne foretrækker lyse farver: murstensrød, mørkegrøn, forskellige nuancer af brun eller blå.

Kedeligt og falmet hvid eller lysegrå – næsten ingen vil vide det.

Da videnskabsmænd ikke kunne ændre millioners vaner, besluttede de: "Nå, vi leder ikke efter nemme måder." Og de udviklede faktisk materialer, der ser mørke ud, men som faktisk reflekterer en betydelig del af solstrålingen.

Vi lavede dette trick i Environmental Energy Technologies Division, hvor Akbari faktisk arbejder.

Ideen i sig selv er elementær og elegant - det var nødvendigt at skabe belægninger, der ville have en enorm reflektivitet i det nære infrarøde spektrum, hvor Solen udsender mere end halvdelen af ​​sin energi.

Men implementeringen af ​​ideen var ikke let. Efter at have tilføjet en række stoffer til maling eller andre farvede materialer (plast, keramiske fliser og så videre), var det nødvendigt at opnå en ekstern lighed med konventionelle "varme" belægninger.

Forskere var nødt til at prøve en masse kombinationer af pigmenter under hensyntagen til deres indflydelse på hinanden og også vælge dem individuelt til forskellige farver og typer belægninger.

I laboratoriet blev der endda skrevet et særligt computerprogram til at analysere absorption og spredning af stråling af en blanding af stoffer selektivt - ved separate smalle frekvenser.

Som et resultat har amerikanerne skabt materialer, der, selvom de udadtil ikke kan skelnes fra brun, mørkerød eller grøn, så elsket af husejere (og bygherrer), afspejler flere gange mere solenergi.

Samtidig tænkte fysikere også på teknologien til fremstilling af belægninger fra disse materialer.

Det mest interessante er, at Berkeley-laboratoriets indsats ikke var forgæves - med bistand fra dets videnskabsmænd har en række tagdækningsproducenter (ikke kun i USA) for nylig introduceret sådanne "kolde-varme" materialer i deres program.

Kolde - i henhold til den faktiske opvarmning fra Solen, og varme - i henhold til farvens visuelle tone.

Fordeling af solstråling efter frekvenser (illustration fra webstedet lbl.gov).

Nogle industrifolk er næsten helt skiftet til ny maling. Og Californien udviklede endda en standard for at gøre kolde tage almindelige i nybyggeri.

Mest af alt måtte forskerne pille ved de såkaldte bløde fliser (og hun er en af ​​de mest populære belægninger i verden).

Sådanne fliser består af glasfiberplader belagt med bitumen, hvorpå de mindste basalt- eller stenflis sprøjtes med et farvestof.

Det var ikke let at tilpasse ideen om infrarøde pigmenter til disse granula, men for nylig annoncerede Berkeley, at deres industrielle partnere havde skabt de første prøver af sådanne bløde fliser - mørke og endda helt sorte i udseende, men "hvide" i følelse af at reflektere energi. De vil snart være tilgængelige.

Vedvarende energikilder bliver mere og mere populære dag for dag. Allerede få mennesker kan blive overrasket over solpaneler, der bruger energien fra et himmellegeme til at generere elektricitet. De bruges aktivt i smart home-systemer, i husholdningsbehov og i transport.

Men solpaneler har en ulempe - deres produktion er dyr. I et forsøg på at løse dette problem har forskere ved University of Notre Dame udviklet specielle malinger, der er i stand til at generere elektricitet fra sollys ved hjælp af halvledernanopartikler. Projektet blev navngivet.

Ifølge Prashant Kamat, en forsker ved centrum for nanovidenskab og teknologi ved University of Notre Dame, PhD i kemi og biokemi, som er lederen af ​​undersøgelsen, var ideen om at skabe "solfarvede malinger" foranlediget af deres ønske at komme med en forbedret metode til at få energi fra solen, der overgår eksisterende teknologier baseret på silicium.

"Ved at tilføje nanopartikler, der genererer energi, har vi udviklet en et-lags maling, der kan påføres enhver ledende overflade uden specielt udstyr," sagde Kamat.

I tidsskriftet ACS Nano siges det, at forskerholdet fokuserede på titaniumdioxid-nanopartikler, som var belagt med cadmiumsulfid og selenid. Disse partikler blev nedsænket i en speciel blanding af vand indeholdende alkohol for at danne en pasta. Efter at have påført denne pasta på et materiale med elektrisk ledende egenskaber, når lys rammer det, genereres elektricitet.

Projektlederen understregede, at effektiviteten ved at omdanne lys til elektrisk energi ved hjælp af "solmaling" i dag kun er 1 %, mens solceller baseret på silicium har 10-15 % virkningsgrad. Men den største fordel ved den nye teknologi er dens væsentligt lavere omkostninger for store produktionsmængder.

”Hvis vi kan forbedre effektiviteten af ​​maling bare lidt, så vil vi yde et reelt bidrag til at imødekomme efterspørgslen efter vedvarende energi i fremtiden. Derfor kaldte vi det "Sun-Believable". Selvfølgelig har vi stadig meget at gøre for at øge effektiviteten og stabiliteten, siger Kamat.

Nu er det svært at forestille sig, men måske i fremtiden, takket være denne lovende teknologi, vil hvert lag maling på overfladen af ​​huset generere elektricitet. Det kan bruges til at levere elektricitet til husholdningsapparater og -udstyr og derved spare på forbrugsregninger og bevare vores planets økologi.

Som du ved, har solens stråler nyttige og jævne helbredende egenskaber, men på samme tid er de i stand til at give en masse bekymringer til private husejere, der har færdiggjort taget af deres sommerhus fra metalplader. Solen har en tendens til at beskadige metaltaget og gøre det meget varmt, hvilket øger omkostningerne til yderligere foranstaltninger til at afkøle og ventilere rummene i bygningen. Men takket være amerikanske udviklere er den seneste miljøvenlige glasbaserede emulsion dukket op. En sådan maling hjælper ikke kun med at reducere opvarmningen af ​​metalbasen gennem sammensætningens reflektivitet, men vil også give overfladen holdbarhed.

De fleste moderne emulsioner designet til maling af metaloverflader er fremstillet på polymerkomponenter, som omfatter: akryl, epoxyharpiks, polyurethan og latex. Under konstant eksponering for ultraviolet lys revner sådanne malinger og bliver gule. Også polymerfarvesammensætninger er karakteriseret ved frigivelse af organiske forbindelser, der er skadelige for miljøet.


Silicaglas betragtes som en ideel belægning til UV-bestandighed, men dets overdrevne skrøbelighed udelukker dets brug til tagmaling. Derfor var hovedbestanddelen af ​​malingen kaliumsilikat, som er en modifikation af silica, der interagerer godt med vand. Efter at glasfarvningsopløsningen tørrer, dannes et holdbart vandafvisende lag.
De specielle pigmenter, der tilsættes til kaliumsilikatet, giver sammensætningen de unikke egenskaber med næsten 100 % refleksion fra sollys og inert varmeemission. Enhver type base malet med denne emulsion vil varme op så meget som lufttemperaturen varmes op, hvilket er den grundlæggende faktor for at beskytte et metaltag mod solen.


Glasmaling er designet til at køle ikke kun metaltage, men også alle overflader lavet af metal, såsom skrog af søforinger eller luftbusser, karosserier og andre.
Moderne maling kombinerer teknologier, takket være hvilke emulsioner ikke er bange for fugt eller skadelige solstråler eller mindre mekaniske skader. Den nyligt opfundne kaliumsilikatemulsion er en enestående sammensætning med højkvalitets tekniske egenskaber, takket være hvilken metaloverfladen bevarer sit æstetiske og attraktive uberørte udseende.

Forbrugsøkologi. Uanset om det er taget på din bil eller tagene på huse, er der nogle ting, der ikke er tilrådeligt at blive varmet op i solen. De bliver ikke kun ubehagelige at røre ved, men mister også for tidligt deres arbejdsegenskaber.

Uanset om det er taget på din bil eller tagene på huse, er der nogle ting, der ikke er tilrådeligt at blive varmet op i solen. De bliver ikke kun ubehagelige at røre ved, men mister også for tidligt deres arbejdsegenskaber.

Mens en af ​​løsningerne på dette problem er at male overflader i hvidt, har en videnskabsmand fra Johns Hopkins University udviklet en anden metode - reflekterende maling baseret på glas.

Dr. Jason Benkoski laver sin maling af et billigt og let tilgængeligt materiale - kaliumsilikat, en rå glasingrediens, der opløses i vand. Han modificerer det på en sådan måde, at materialet kan sprøjtes på overfladen og tørres og derved gøre det vandtæt. Forskeren tilføjer også pigment for at give farve og forbedre reflektionsevnen.

Malingen er næsten helt uorganisk, hvilket skulle gøre den meget mere holdbar end traditionelle organiske polymermalinger, som nedbrydes, når de udsættes for sollys. Derudover udleder den ikke så mange VOC'er, der er skadelige for miljøet, som traditionelle malinger er rige på.

I stedet for at revne har denne maling også evnen til at udvide sig og trække sig sammen med de metaloverflader, den blev påført.

Malingen er blandet med et hvidt pigment for at reflektere sollys, så det kan påføres enhver overflade for at holde en konstant temperatur. Dette vil ikke kun hjælpe med at opretholde bygningens temperatur, men vil også reducere efterspørgslen efter klimaanlæg, og vil også forlænge levetiden af ​​enhver metaloverflade, da det reducerer den negative effekt af varme på metalstrukturer.

Forskeren siger, at på trods af at malingen hærder, bliver den ved med at holde

Selvom Benkoski designet sin maling primært til brug på militærstilladser, forestiller han sig brug på ting som legepladsudstyr, stande eller tage. Feltforsøg er planlagt til at begynde inden for to år. udgivet af