Gemaakt op 18-06-2011 09:03 Auteur: NataKon Is het ooit bij je opgekomen dat een onuitputtelijke energiebron, zoals de zon zelf, kan worden opgeslagen in een blikje en, indien nodig, kan worden aangebracht op elke min of meer geschikte ondergrond ? Inmiddels bestaan ​​de zogenaamde "gespoten" zonnecellen al en worden ze nog steeds actief verbeterd! Chemisch ingenieur Brian Korgel van de Universiteit van Texas in Austin (VS) is ervan overtuigd dat "zonnepanelen binnenkort op de muren en daken van gebouwen kunnen worden geverfd met verf met nanodeeltjes". Het proces van het gebruik van de nieuwe nanoverf zou binnenkort de standaard (relatief dure) hoge-temperatuurmethode voor het maken van zonnepanelen kunnen vervangen, zei hij.

Gesputterde zonnecellen - bijna-krantendruk van de Universiteit van Texas

“Op dit moment houdt onze onderzoeksgroep zich bezig met de fabricage van nanokristallen. We nemen elementen van de CIGS-groep - koper, indium, gallium, selenide - en vormen deze anorganische [lichtabsorberende] materialen tot kleine deeltjes, die vervolgens in een oplosmiddel worden geplaatst, waardoor inkt of verf ontstaat, "legt Korgel uit. Deze zonneverf heeft dezelfde functie als omvangrijke fotovoltaïsche zonnecollectoren op daken en zonneparken over de hele wereld. Korgel noemt de kleine verzamelaars "solar sandwiches", waarvan de boven- en onderkant metalen contacten zijn, en het midden een lichtabsorberende laag.

Zonneverf kan op plastic, glas en stoffen oppervlakken worden gespoten, waardoor ze in zonnecellen veranderen. Dit proces doet enigszins denken aan het drukken van kranten. De achterkant kan enigszins flexibel zijn (bijvoorbeeld een plat vel plastic, metaalfolie of zelfs een vel papier). De laagdikte van de nanodeeltjes die in de CIGS-verf worden gebruikt, is overigens 10.000 keer minder dan die van een mensenhaar.

Individuele cellen kunnen worden geassembleerd tot zonnepanelen (volgens NREL - 40 cellen per paneel), die elektriciteit leveren aan woongebouwen en industriële ondernemingen. De enige "maar" is dat voor de winstgevendheid van industriële productie van "verf" de omzettingsefficiëntie van zonlicht 10% moet zijn. Tot nu toe is deze waarde niet hoger dan 3%, maar de onderzoekers hopen dat ze deze kunnen verhogen tot het vereiste niveau.

Verdampte zonnecellen - groene stroom voor microscopische apparaten

Onderzoekers van de Universiteit van Zuid-Florida hebben zonnecellen ontwikkeld die zo klein zijn dat ze eenvoudig op muren, daken en elk ander door de zon verlicht oppervlak kunnen worden gespoten. Deze elementen kunnen alleen zeer kleine apparaten van stroom voorzien, aangezien hun afmetingen niet langer zijn dan 1 mm. Door organische polymeren in plaats van silicium te gebruiken, kon Dr. Jiang Xiaomei zeer oplosbare zonnecellen maken die op elk geschikt materiaal kunnen worden aangebracht. Een complex van 20 van deze cellen produceert 8 volt elektriciteit, die de onderzoekers gebruikten om nanobuissensoren te bedienen die zijn ontworpen om gevaarlijke chemicaliën te detecteren.

Bovendien heeft het Amerikaanse bedrijf New Energy Technologies onlangs het door de Universiteit van Zuid-Florida geteste "SolarWindow"-ontwerp onthuld. Dit zonnepaneel dat volgens de ontwikkelaars op een glazen oppervlak is gespoten, kan zelfs elektriciteit produceren uit kunstlicht binnenshuis. Om het te maken, werden dezelfde kleine zonnecellen gebruikt die door Jiang Xiaomei waren ontwikkeld.

Sputterde zonnecelfabriek in Australië

Onderzoekers van de Australian National University werken samen met vertegenwoordigers van Spark Solar Australia en Braggone Oy aan een driejarig project om goedkope, zeer efficiënte spray-on zonnepanelen te ontwikkelen. Traditioneel worden zonnecellen gemaakt van silicium met daarop een dunne antireflectielaag van siliciumnitraat. De hoge productiekosten worden met name verklaard door de noodzaak om het proces in een vacuüm uit te voeren. De nieuwe methode maakt gebruik van een gespoten waterstoffilm en een gespoten antireflectiefilm (er is geen vacuüm nodig). De zonnecellen gaan door de transportband, waar de film wordt afgezet. Met deze vereenvoudigde methode kan een middelgrote fabriek tot $ 5 miljoen besparen op kapitaalgoederen, d.w.z. geproduceerde zonnepanelen zullen uiteindelijk veel goedkoper zijn.

Opgericht door Spark Solar, zal de "zonne" -fabriek de grootste leverancier van zonnecellen op het zuidelijk halfrond worden. De toekomstige locatie wordt nog gespecificeerd (opties voor Adelaide, Geelong, Wollongong, Quenbeian en Canberra worden overwogen). De eerste zonnecellen waren eind 2010 al in productie, met een totale verwachte jaarlijkse productie van meer dan 10 miljoen zonnecellen, en de exportopbrengsten zullen naar verwachting A $ 135 miljoen per jaar bedragen.

Gesputterde zonnecellen - nieuwe mogelijkheden voor de ramen van eco-huizen

Het Noorse bedrijf EnSol AS heeft samen met een team van wetenschappers van de Universiteit van Leicester een gepatenteerd zonnecelontwerp ontwikkeld dat gebruik maakt van metaaldeeltjes met een diameter van ongeveer 10 nanometer. Wetenschappers zijn van plan deze uitvinding te gebruiken om vliegtuigen en gebouwen (inclusief ramen) om te zetten in generatoren voor zonne-energie. Het zal mogelijk zijn om "verf" van de nieuwe dunne-film fotocellen op elk vlak oppervlak aan te brengen.

De voorgestelde technologie is getest, maar wordt nog ontwikkeld. Alvorens het in 2016 op de markt te brengen, hopen de ontwikkelaars de efficiëntie van de uitvinding met maximaal 20% te verhogen. Hoe dan ook, het materiaal van EnSol, bedekt met een dunne transparante film van fotocellen, heeft al beter gepresteerd dan veel van de bestaande technologieën die parallel door concurrenten worden ontwikkeld.

Dus, samenvattend

Het feit dat het "zonne"-materiaal kan worden gebruikt in de vorm van spuitverf, vergroot de mogelijkheden om "mobiele" elektriciteit te creëren aanzienlijk.

De lucht, bedekt met wolken, vormt geen belemmering voor het werk van "zonneverf", omdat de gespoten fotocellen niet alleen ultraviolet licht kunnen opvangen, maar ook infrarode zonnestraling.

Het afdekken van een voertuig met een dergelijk materiaal zou in theorie kunnen zorgen voor continu opladen van de accu's.

Nog meer elektriciteit zal worden opgewekt wanneer het wordt toegepast op het oppervlak van daken en/of ramen. Bovendien zijn deze zonnecellen beter bestand tegen het weer dan de meeste huidige fragiele zonnecollectoren.

maar

Aangezien de efficiëntie van fotovoltaïsche cellen afhangt van de mate van absorptie van zonlicht, zullen gebruikers periodiek de muren en daken moeten reinigen die "geschilderd" zijn met "verf" op zonne-energie. Het werk van de Australian National University aan indoor zonne-PV-technologie is aan de gang en de voltooiing is gepland voor eind 2011.

Om het conflict tussen menselijke psychologie en de noodzaak om energie te besparen te elimineren, bedacht een team van wetenschappers een witte verf die op zwart lijkt. Visueel bedrog zal jaarlijks duizenden tonnen brandstof besparen.

Iedereen weet waarom mensen in de zomer meestal lichtgekleurde kleding dragen. Niet vooral vanwege de mode, maar vanwege het banale feit dat wit de zonnestralen goed weerkaatst.

Maar als het gaat om het bedekken van gebouwen, maakt logica om de een of andere reden plaats voor mode.

Dakbedekkingen worden dus vaak donkerbruin of donkergroen gemaakt. Andere donkere kleuren (tot zwart) komen ook veel voor.

Wetenschappers hebben berekend dat het verhogen van de reflectiviteit van een dak van bijvoorbeeld 20% (gewone grijze verf) naar 55% (gewone "bijna-witte" verf) - het energieverbruik voor airconditioning met 20% zou verminderen.

Maar coatings die volgens statistieken slechts 4-8% van de kleur van de zon reflecteren, zijn ook heel gewoon.

We hebben het in de eerste plaats over de Verenigde Staten, waar een groep wetenschappers zich heeft gebogen over het probleem van 'verkeerde' daken. In dit land zorgen airconditioners voor een aanzienlijk deel van het nationale energieverbruik.

Hetzelfde geldt voor veel andere warme landen. En zelfs in het koude Rusland zou bijna niemand weigeren zijn zomerse elektriciteitsrekening te verlagen.

Indachtig hun respect voor Moeder Natuur, gingen Hashem Akbari en zijn collega's van het Berkeley Lab enkele jaren geleden op zoek naar een uitweg uit de situatie.

Het lijkt erop dat de zaak elementair is. U hoeft alleen de daken wit te schilderen. Maar zoals later bleek, willen de Amerikanen dit niet (wij denken dat hetzelfde kan worden gezegd van de inwoners van de meeste andere landen, waar ook oneconomisch donkere daken heersen).

Daken zijn immers een belangrijk onderdeel van de woninginrichting. En de massa geeft de voorkeur aan felle kleuren: steenrood, donkergroen, verschillende tinten bruin of blauw.

Saai en vervaagd wit of lichtgrijs - bijna niemand wil het weten.

Omdat wetenschappers de gewoonten van miljoenen niet konden veranderen, besloten ze: "Nou, we zijn niet op zoek naar gemakkelijke manieren." En ze hebben materialen ontwikkeld die er donker uitzien, maar in feite een aanzienlijk deel van de zonnestraling reflecteren.

We deden deze truc in de Environmental Energy Technologies Division, waar Akbari eigenlijk werkt.

Het idee zelf is elementair en elegant - het was nodig om coatings te maken die een enorme reflectie zouden hebben in het nabij-infraroodspectrum, waarin de zon meer dan de helft van zijn energie uitstraalt.

Maar de uitvoering van het idee bleek niet eenvoudig. Door verschillende stoffen toe te voegen aan verven of andere gekleurde materialen (kunststof, keramische tegels, enzovoort), was het immers noodzakelijk om een ​​uiterlijke gelijkenis met conventionele "hete" coatings te bereiken.

Wetenschappers moesten veel combinaties van pigmenten uitproberen, rekening houdend met hun invloed op elkaar, en ze ook afzonderlijk selecteren voor verschillende kleuren en soorten coatings.

In het laboratorium werd zelfs een speciaal computerprogramma geschreven om de absorptie en verstrooiing van straling door een mengsel van stoffen selectief te analyseren - op afzonderlijke smalle frequenties.

Als gevolg hiervan hebben Amerikanen materialen gemaakt die, hoewel ze uiterlijk niet te onderscheiden zijn van bruin, donkerrood of groen, zo geliefd bij huiseigenaren (en bouwers), meerdere keren meer zonne-energie reflecteren.

Tegelijkertijd dachten natuurkundigen ook na over de technologie om van deze materialen coatings te maken.

Het meest interessante is dat de inspanningen van het Berkeley-laboratorium niet tevergeefs waren - met de hulp van zijn wetenschappers hebben een aantal dakbedekkingsfabrikanten (niet alleen in de VS) onlangs dergelijke "koud-warme" materialen in hun programma geïntroduceerd.

Koude - volgens de werkelijke verwarming van de zon, en warm - volgens de visuele toon van de kleur.

Verdeling van zonnestraling door frequenties (illustratie van de site lbl.gov).

Sommige industriëlen zijn bijna volledig overgestapt op nieuwe verven. En Californië ontwikkelde zelfs een standaard om koude daken gebruikelijk te maken in nieuwbouwwoningen.

Bovenal moesten wetenschappers sleutelen aan de zogenaamde zachte tegels (en ze is een van de meest populaire coatings ter wereld).

Dergelijke tegels bestaan ​​uit met bitumen gecoate glasvezelplaten, waarop de kleinste basalt- of steenslag wordt gespoten met een kleurstof.

Het was niet eenvoudig om het idee van infraroodpigmenten aan deze korrels aan te passen, maar onlangs kondigde Berkeley de creatie aan door hun industriële partners van de eerste monsters van dergelijke zachte tegels - donker en zelfs volledig zwart van uiterlijk, maar "wit" in de gevoel van reflecterende energie. Ze zullen binnenkort beschikbaar zijn.

Hernieuwbare energiebronnen worden met de dag populairder. Nu al kunnen weinig mensen verrast worden door zonnepanelen die de energie van een hemellichaam gebruiken om elektriciteit op te wekken. Ze worden actief gebruikt in slimme huissystemen, in huishoudelijke behoeften en in transport.

Maar zonnepanelen hebben één nadeel: de productie ervan is duur. In een poging om dit probleem op te lossen, hebben wetenschappers van de Universiteit van Notre Dame speciale verven ontwikkeld die elektriciteit kunnen opwekken uit zonlicht met behulp van halfgeleider nanodeeltjes. Het project kreeg een naam.

Volgens Prashant Kamat, een onderzoeker in het centrum van nanowetenschap en technologie aan de Universiteit van Notre Dame, PhD in chemie en biochemie, die de leider is van deze studie, werd het idee om "zonneverf" te maken geleid door hun verlangen een verbeterde methode te bedenken om energie uit de zon te halen, die bestaande technologieën op basis van silicium overtreft.

"Door nanodeeltjes toe te voegen die energie opwekken, hebben we een enkele laag verf ontwikkeld die zonder speciale apparatuur op elk geleidend oppervlak kan worden aangebracht," zei Kamat.

In het tijdschrift ACS Nano wordt gezegd dat het onderzoeksteam zich concentreerde op nanodeeltjes van titaniumdioxide die waren gecoat met cadmiumsulfide en selenide. Deze deeltjes werden ondergedompeld in een speciaal mengsel van water dat alcohol bevatte om een ​​pasta te vormen. Na het aanbrengen van deze pasta op een materiaal met elektrisch geleidende eigenschappen, wanneer er licht op valt, wordt elektriciteit opgewekt.

De projectmanager benadrukte dat de efficiëntie van het omzetten van licht in elektrische energie met behulp van "zonneverf" momenteel slechts 1% is, terwijl zonnecellen op basis van silicium 10-15% efficiëntie hebben. Maar het belangrijkste voordeel van de nieuwe technologie zijn de aanzienlijk lagere kosten voor grote productievolumes.

“Als we de efficiëntie van verf maar een klein beetje kunnen verbeteren, dan kunnen we in de toekomst echt bijdragen aan de vraag naar duurzame energie. Daarom noemden we het "Sun-Believable". Natuurlijk hebben we nog veel te doen om de efficiëntie en stabiliteit te vergroten', aldus Kamat.

Nu is het moeilijk voor te stellen, maar misschien in de toekomst, dankzij deze veelbelovende technologie, zal elke laag verf op het oppervlak van het huis elektriciteit opwekken. Het kan worden gebruikt om elektriciteit te leveren aan huishoudelijke apparaten en apparatuur, waardoor wordt bespaard op energierekeningen en de ecologie van onze planeet behouden blijft.

Zoals u weet, hebben zonnestralen nuttige en zelfs helende eigenschappen, maar tegelijkertijd kunnen ze veel zorgen bezorgen aan particuliere huiseigenaren die het dak van hun huisje van metalen platen hebben voltooid. De zon heeft de neiging om het metalen dak te beschadigen en het erg warm te maken, waardoor de kosten van aanvullende maatregelen om de kamers in het gebouw te koelen en te ventileren toenemen. Maar dankzij Amerikaanse ontwikkelaars is de nieuwste milieuvriendelijke emulsie op glasbasis verschenen. Een dergelijke verf zal niet alleen helpen de verwarming van de metalen basis te verminderen door middel van de lichtreflectie van de compositie, maar zal ook het oppervlak duurzaamheid geven.

De meeste moderne emulsies die zijn ontworpen voor het schilderen van metalen oppervlakken, worden geproduceerd op polymeercomponenten, waaronder: acryl, epoxyharsen, polyurethaan en latex. Bij constante blootstelling aan ultraviolet licht barsten dergelijke verven en worden geel. Ook worden polymeerkleursamenstellingen gekenmerkt door het vrijkomen van organische verbindingen die schadelijk zijn voor het milieu.


Silicaglas wordt beschouwd als een ideale coating voor UV-bestendigheid, maar de buitensporige kwetsbaarheid ervan sluit het gebruik ervan voor dakschilderingen uit. Daarom was het hoofdbestanddeel van de verf kaliumsilicaat, een modificatie van silica die goed samenwerkt met water. Nadat de glaskleuringsoplossing is opgedroogd, wordt een duurzame waterafstotende laag gevormd.
De speciale pigmenten die aan het kaliumsilicaat zijn toegevoegd, geven de samenstelling de unieke eigenschappen van bijna 100% zonreflectie en inerte warmteafgifte. Elk type ondergrond dat met deze emulsie is geverfd, zal evenveel opwarmen als de luchttemperatuur opwarmt, wat de fundamentele factor is bij het beschermen van een metalen dak tegen de zon.


Glasverf is ontworpen om niet alleen metalen daken te koelen, maar ook alle metalen oppervlakken, zoals rompen van zeeschepen of luchtbussen, carrosserieën en andere.
Moderne verven combineren technologieën, waardoor emulsies niet bang zijn voor vocht, schadelijke zonnestralen of kleine mechanische schade. De nieuw uitgevonden kaliumsilicaatemulsie is een uitzonderlijke samenstelling met hoogwaardige technische kenmerken, waardoor het metalen oppervlak zijn esthetische en aantrekkelijke onberispelijke uiterlijk behoudt.

Ecologie van consumptie. Of het nu het dak van uw auto is of de daken van huizen, er zijn een aantal zaken die niet aan te raden zijn om in de zon te verwarmen. Ze worden niet alleen onaangenaam om aan te raken, maar verliezen ook voortijdig hun werkkwaliteiten.

Of het nu het dak van uw auto is of de daken van huizen, er zijn een aantal zaken die niet aan te raden zijn om in de zon te verwarmen. Ze worden niet alleen onaangenaam om aan te raken, maar verliezen ook voortijdig hun werkkwaliteiten.

Terwijl een van de oplossingen voor dit probleem het wit verven van oppervlakken is, heeft een wetenschapper van de Johns Hopkins University een andere methode ontwikkeld: reflecterende verf op basis van glas.

Dr. Jason Benkoski maakt zijn verf van een goedkoop en gemakkelijk verkrijgbaar materiaal - kaliumsilicaat, een ruw glasingrediënt dat oplost in water. Hij modificeert het zodanig dat het materiaal op het oppervlak kan worden gespoten en gedroogd, waardoor het waterdicht wordt. De wetenschapper voegt ook pigment toe om kleur te geven en reflecterende eigenschappen te verbeteren.

De verf is bijna volledig anorganisch, wat hem veel duurzamer zou moeten maken dan traditionele organische polymeerverven, die degraderen bij blootstelling aan zonlicht. Bovendien stoot het niet zoveel VOS uit die schadelijk zijn voor het milieu waar traditionele verven rijk aan zijn.

In plaats van te barsten, heeft deze verf ook het vermogen om uit te zetten en samen te trekken met de metalen oppervlakken waarop het is aangebracht.

De verf wordt gemengd met een wit pigment om zonlicht te weerkaatsen, zodat het op elk oppervlak kan worden aangebracht om een ​​constante temperatuur te behouden. Dit helpt niet alleen om de temperatuur van het gebouw op peil te houden, maar vermindert ook de vraag naar airconditioners en verlengt ook de levensduur van elk metalen oppervlak, omdat het het negatieve effect van warmte op metalen constructies vermindert.

De wetenschapper zegt dat ondanks het feit dat de verf uithardt, deze blijft vasthouden

Hoewel Benkoski zijn verf voornamelijk ontwierp voor gebruik op militaire steigers, ziet hij het gebruik op dingen zoals speeltoestellen, stands of daken. De veldproeven zullen naar verwachting binnen twee jaar beginnen. gepubliceerd