Opprettet 18.06.2011 09:03 Forfatter: NataKon Har du noen gang tenkt på at en uuttømmelig energikilde, som solen selv, kan lagres i en sprayboks og om nødvendig påføres på en mer eller mindre egnet overflate? I mellomtiden eksisterer de såkalte "sprøytede" solcellene allerede og fortsetter å bli aktivt forbedret! Kjemisk ingeniør Brian Korgel fra University of Texas i Austin (USA) er sikker på at "solcellepaneler snart kan males på vegger og tak i bygninger med nanopartikkelmaling." Prosessen med å bruke den nye nano-malingen kan snart erstatte standard (relativt dyre) høytemperaturmetoden for produksjon av solcellepaneler, sa han.

Sputtered solceller - "nesten avis" utskrift fra University of Texas spesialister

"For øyeblikket er forskningsgruppen vår engasjert i produksjon av nanokrystaller. Vi tar elementene i CIGS-gruppen - kobber, indium, gallium, selenid - og danner små partikler fra disse uorganiske [lysabsorberende] materialene, som deretter plasseres i et løsemiddel, og dermed skaper blekk eller maling, forklarer Korgel. Denne solcelle-"malingen" utfører samme funksjon som klumpete fotovoltaiske solfangere på hustak og i "solfarmer" rundt om i verden. Korgel kaller de bittesmå samlerne "solsandwich", med metallkontakter øverst og nederst og et lysabsorberende lag i midten.

"Solmaling" kan sprayes på plast-, glass- og stoffoverflater, og gjøre dem om til solceller. Denne prosessen minner litt om avistrykking. Underlaget kan være litt fleksibelt (f.eks. et flatt ark av plast, metallfolie eller til og med et papirark). Tykkelsen på laget av nanopartikler som brukes i CIGS-malingen, er forresten 10 000 ganger mindre enn et menneskehår.

Individuelle elementer kan settes sammen til solcellepaneler (i henhold til NREL - 40 elementer per panel), og gir strøm til boligbygg og industribedrifter. Det eneste "men" er at for at industriell produksjon av "maling" skal være lønnsomt, bør konverteringseffektiviteten til sollys være 10%. Så langt overstiger ikke denne verdien 3 %, men forskerne håper at de vil klare å øke den til det nødvendige nivået.

Sputterede solceller - "grønn" elektrisitet for mikroskopiske enheter

Forskere fra University of South Florida har utviklet solceller så små at de ganske enkelt kan sprayes på vegger, tak og andre solbelyste overflater. Disse elementene kan bare drive svært små enheter, siden deres dimensjoner ikke overstiger 1 mm i lengde. Organiske polymerer brukt i stedet for silisium tillot Dr. Jiang Xiaomei å lage svært løselige solceller som kan påføres et hvilket som helst passende materiale. En kombinasjon av 20 av disse cellene produserer 8 volt elektrisitet, som forskerne brukte til å drive nanorørsensorer designet for å oppdage farlige kjemikalier.

I tillegg introduserte det amerikanske selskapet New Energy Technologies nylig utviklingen av «Solar Windows» testet av University of South Florida. Sputtered på en glassoverflate, sies dette solcellepanelet å være i stand til å produsere elektrisitet selv fra innendørs kunstig lys. For å lage den ble alle de samme bittesmå solcellene utviklet av Jiang Xiaomei brukt.

Sputter solcelleanlegg i Australia

Forskere fra Australian National University jobber med Spark Solar Australia og Braggone Oy på et treårig prosjekt for å utvikle rimelige, høyeffektive sputterte solcellepaneler. Tradisjonelt er fotovoltaiske celler laget av silisium belagt med et tynt antirefleksjonslag av silisiumnitrat. De høye kostnadene ved produksjonen deres forklares spesielt av behovet for å utføre prosessen i et vakuum. Den nye metoden bruker en sputteret hydrogenfilm og en sputteret antirefleksjonsfilm (ikke behov for vakuum). Solcellene går gjennom en transportør hvor filmene avsettes. Denne forenklede metoden vil tillate et middels stort anlegg å spare opptil 5 millioner dollar på kapitalutstyr, dvs. produserte solcellepaneler vil ende opp med å bli mye billigere.

«Solenergi»-anlegget grunnlagt av Spark Solar vil bli den største leverandøren av solceller på den sørlige halvkule. Dens fremtidige plassering blir fortsatt spesifisert (alternativer vurderes for Adelaide, Geelong, Wollongong, Quenbeyan og Canberra). De første solcellene ble produsert allerede i slutten av 2010, men generelt vil det estimerte årlige produksjonsvolumet være på over 10 millioner solceller, mens det forventes eksportinntekter på nivået 135 millioner australske dollar per år.

Sputterede solceller - nye muligheter for vinduer i økohus

Det norske selskapet EnSol AS har sammen med et team av forskere fra University of Leicester utviklet et patentert solcelledesign som bruker metallpartikler med en diameter på rundt 10 nanometer. Forskere planlegger å bruke denne oppfinnelsen deres til å gjøre fly og bygninger (inkludert vinduer) til solenergigeneratorer. Det vil være mulig å påføre "maling" fra nye tynnfilmsolceller på en hvilken som helst flat overflate.

Den foreslåtte teknologien har blitt testet, men er fortsatt under utvikling. Før de slipper den til markedet innen 2016, håper utviklerne å øke effektiviteten til oppfinnelsen med opptil 20%. På en eller annen måte har materialet fra EnSol dekket med en tynn gjennomsiktig solcellefilm allerede vist seg å være bedre enn mange av teknologiene som eksisterer og utvikles parallelt av konkurrentene.

Så, oppsummering

At "solenergi"-materiale kan brukes i form av spraymaling utvider mulighetene for å lage "mobil" strøm kraftig.

Himmelen dekket med skyer forstyrrer ikke arbeidet med "solmaling", siden de sprayede fotocellene er i stand til å fange ikke bare ultrafiolett, men også infrarød solstråling.

Å dekke et kjøretøy med et slikt materiale kan teoretisk sett sikre at batteriene hele tiden lades.

Enda mer elektrisitet vil genereres når det påføres overflaten av tak og/eller vinduer. I tillegg vil slike solceller tåle været bedre enn de fleste av dagens skjøre solfangere.

men

Siden effektiviteten til solcelleceller avhenger av graden av absorpsjon av sollys, må brukerne periodisk rengjøre de "malte" solcelle-"malingene" vegger og tak. Arbeidet ved Australian National University med muligheten for å bruke solcellepaneler innendørs pågår og er planlagt ferdigstilt innen utgangen av 2011.

For å eliminere konflikten mellom menneskelig psykologi og behovet for å spare energi, kom en gruppe forskere opp med en hvit maling som ser ut som svart. Visuelt bedrag vil spare tusenvis av tonn drivstoff årlig.

Alle vet hvorfor folk har en tendens til å bruke lyse klær om sommeren. Ikke på grunn av mote, hovedsakelig, men på grunn av det banale faktum at hvitt reflekterer solens stråler godt.

Men når det kommer til å dekke bygninger, av en eller annen grunn, viker logikk for mote.

Så takbelegg er veldig ofte laget mørkebrune eller mørkegrønne. Andre mørke farger (opp til svart) er også vanlige.

Forskerne beregnet at å øke reflektiviteten til et tak, for eksempel fra 20 % (vanlig grå maling) til 55 % (vanlig "nesten hvit" maling) ville redusere energibruken til klimaanlegg med 20 %.

Men belegg som reflekterer bare 4-8% av solens farge, ifølge statistikk, er også ganske vanlig.

Dette handler først og fremst om USA, hvor en gruppe forskere var bekymret for problemet med «feil» tak. Her til lands står klimaanlegg for en betydelig andel av det nasjonale energiforbruket.

Det samme gjelder mange andre varme land. Og selv i det kalde Russland er det knapt noen som vil nekte å kutte strømregningen, som brukes om sommeren.

Med Mother Nature i tankene, satte Hashem Akbari og hans kolleger ved Berkeley Lab ut for å finne en vei ut for noen år siden.

Virker som det er en elementær ting. Du trenger bare å male takene hvite. Men som det viser seg, ønsker ikke amerikanere å gjøre dette (vi tror det samme kan sies om innbyggerne i de fleste andre land, som også er dominert av uøkonomiske mørke tak).

Tross alt er tak et viktig element i boligdesign. Og massene foretrekker lyse farger: mursteinrød, mørkegrønn, forskjellige nyanser av brunt eller blått.

Kjedelig og falmet hvit eller lysegrå – nesten ingen vil vite det.

Siden forskere ikke kunne endre vanene til millioner, bestemte de seg: "Vel, vi leter ikke etter enkle måter." Og de har utviklet materialer som ser mørke ut, men som faktisk reflekterer en betydelig del av solstrålingen.

Vi gjorde dette trikset i Berkeley Environmental Energy Technologies Division, der Akbari faktisk jobber.

Ideen i seg selv er elementær og elegant - det var nødvendig å lage belegg som ville ha en enorm reflektivitet i det nære infrarøde spekteret, der solen sender ut mer enn halvparten av energien sin.

Men implementeringen av ideen var ikke lett. Faktisk, ved å tilsette forskjellige stoffer til maling eller andre ikke-jernholdige materialer (plast, keramiske fliser og så videre), var det nødvendig å oppnå en ekstern likhet med de vanlige "varme" beleggene.

Forskere måtte prøve mange kombinasjoner av pigmenter, tatt i betraktning deres innflytelse på hverandre, og også tilpasse dem individuelt til forskjellige farger og typer belegg.

I laboratoriet ble det til og med skrevet et spesielt dataprogram for å analysere absorpsjon og spredning av stråling av en blanding av stoffer selektivt - ved separate smale frekvenser.

Og som et resultat har amerikanerne laget materialer som, selv om de utad ikke kan skilles fra det brune, mørkerøde eller grønne så elsket av huseiere (og utbyggere), reflekterer flere ganger mer solenergi.

Samtidig tenkte fysikere også på teknologien for å produsere belegg fra disse materialene.

Mest interessant var innsatsen til Berkeley Lab ikke forgjeves - med hjelp fra forskerne har en rekke takbeleggprodusenter (ikke bare i USA) nylig introdusert slike "kaldvarme" materialer i programmet sitt.

Kalde - i henhold til den faktiske oppvarmingen fra solen, og varme - i henhold til den visuelle tonaliteten til fargen.

Frekvensfordeling av solstråling (illustrasjon fra lbl.gov).

Noen industrifolk har nesten helt gått over til ny maling. Og i California utviklet de til og med en standard for å gjøre "kalde tak" vanlig i nybygg.

Mest av alt måtte forskere rote med de såkalte myke flisene (og hun er en av de mest populære beleggene i verden).

Slike fliser består av glassfiberplater belagt med bitumen, som sprayes med den minste basalt eller steinbiter med et fargestoff.

Det var ikke lett å tilpasse ideen om infrarøde pigmenter til disse granulatene, men nylig kunngjorde Berkeley opprettelsen av de første prøvene av slike myke fliser av deres industrielle partnere - mørke og til og med helt svarte i utseende, men "hvite" i følelse av å reflektere energi. De kommer snart i salg.

Fornybare energikilder blir mer og mer populære dag for dag. Allerede få mennesker kan bli overrasket av solcellepaneler som bruker energien til et himmellegeme til å generere elektrisitet. De brukes aktivt i smarthussystemer, husbehov og transport.

Men solcellepaneler har en ulempe - produksjonen deres er dyr. I et forsøk på å løse dette problemet har forskere fra University of Notre Dame utviklet spesielle malinger som kan generere elektrisitet fra sollys ved hjelp av halvledernanopartikler. Prosjektet fikk navn.

I følge Prashant Kamat, en forsker ved Senter for nanovitenskap og teknologi ved University of Notre Dame, Ph.D. i kjemi og biokjemi, som er leder for denne studien, er ideen om å lage "solfargede malinger" " ble drevet av deres ønske om å komme opp med en forbedret måte å skaffe solenergi, overlegen eksisterende teknologi basert på silisium.

"Ved å legge til nanopartikler som genererer energi, har vi utviklet en ettlagsmaling som kan påføres på alle ledende overflater uten spesialutstyr," sa Kamat.

I følge tidsskriftet ACS Nano, fokuserer forskerteamet på titandioksid-nanopartikler belagt med kadmiumsulfid og kadmiumselenid. Disse partiklene ble nedsenket i en spesiell blanding av vann og alkohol for å danne en pasta. Etter å ha påført denne pastaen på et materiale med elektrisk ledende egenskaper, ble det generert elektrisitet når lyset traff det.

Prosjektlederen understreket at effektiviteten ved å omdanne lys til elektrisk energi ved bruk av «solmaling» i dag kun er 1 %, mens silisiumbaserte solceller har en virkningsgrad på 10-15 %. Men hovedfordelen med den nye teknologien er dens betydelig lavere kostnad for store produksjonsvolumer.

«Hvis vi kan forbedre effektiviteten til maling bare litt, så vil vi gi et reelt bidrag til å møte etterspørselen etter fornybar energi i fremtiden. Det er derfor vi kalte det Sun-Believable. Selvfølgelig har vi fortsatt mye å gjøre for å øke effektiviteten og stabiliteten, sa Kamat.

Det er vanskelig å forestille seg nå, men kanskje i fremtiden, takket være denne lovende teknologien, vil hvert lag med maling på overflaten av et hus generere strøm. Den kan brukes til å forsyne husholdningsapparater og utstyr med strøm, og dermed spare strømregninger og bevare økologien til planeten vår.

Som du vet har solstrålene nyttige og jevne helbredende egenskaper, men samtidig er de i stand til å gi mange bekymringer til private huseiere som har ferdigstilt taket på hytta fra metallplater. Solen har en tendens til å skade metalltaket og gjøre det veldig varmt, og dermed øke kostnadene for ytterligere tiltak for å avkjøle og ventilere rommene i bygningen. Men takket være amerikanske utviklere har den siste miljøvennlige glassbaserte emulsjonen dukket opp. En slik maling vil ikke bare bidra til å redusere oppvarmingen av metallbasen på grunn av sammensetningens reflekterende evne, men også gi overflaten holdbarhet.

De fleste moderne emulsjoner beregnet for maling av metalloverflater er produsert på polymere komponenter, som inkluderer: akryl, epoksyharpiks, polyuretan og lateks. Under konstant eksponering for ultrafiolett stråling sprekker slike malinger og blir gule. Også polymere fargesammensetninger har en tendens til å frigjøre organiske forbindelser som er skadelige for miljøet.


På grunn av sin UV-bestandighet regnes silikabasert glass som et ideelt belegg, men dets overdrevne sprøhet utelukker bruk for maling av tak. Derfor var hovedkomponenten i malingen kaliumsilikat, som er en modifikasjon av silika, som interagerer godt med vann. Etter tørking av glassfargeløsningen dannes et slitesterkt vannavstøtende lag.
Spesielle pigmenter tilsatt kaliumsilikat gir sammensetningen unike evner, bestående av nesten 100 % refleksjon av sollys og inert varmeutslipp. Enhver type base malt med denne emulsjonen vil varme opp like mye som lufttemperaturen varmes opp, noe som er en grunnleggende faktor for å beskytte et metalltak mot solen.


Glassmaling er designet for å kjøle ikke bare metalltak, men også alle overflater laget av metall, for eksempel skrog på sjøforinger eller luftbusser, karosserier og andre.
Moderne maling kombinerer teknologier, takket være hvilke emulsjoner ikke er redde for fuktighet, skadelig sollys eller mindre mekanisk skade. Den nylig oppfunne kaliumsilikatemulsjonen er en eksepsjonell formulering med høykvalitets tekniske egenskaper, takket være hvilken metalloverflaten beholder sitt estetiske og attraktive originale utseende.

Økologi av forbruk. Enten det er taket på bilen din eller taket på husene dine, er det noen ting du ikke vil varme opp i solen. De blir ikke bare ubehagelige å ta på, men mister også for tidlig arbeidsegenskapene.

Enten det er taket på bilen din eller taket på husene dine, er det noen ting du ikke vil varme opp i solen. De blir ikke bare ubehagelige å ta på, men mister også for tidlig arbeidsegenskapene.

Mens en løsning på dette problemet er å male overflater hvite, har en forsker ved Johns Hopkins University utviklet en annen måte - glassbasert reflekterende maling.

Dr. Jason Benkoski lager malingen sin av et billig og lett tilgjengelig materiale - kaliumsilikat, en råingrediens i glass som løses opp i vann. Han modifiserer det på en slik måte at materialet kan sprayes på overflaten og tørkes, og dermed gjøre det vanntett. Forskeren legger også til pigment for å gi farge og forbedre de reflekterende egenskapene.

Malingen er nesten utelukkende uorganisk, noe som burde gjøre den mye mer holdbar enn tradisjonell organisk polymermaling som brytes ned når den utsettes for sollys. I tillegg slipper den ikke ut så mange flyktige organiske forbindelser som er skadelige for miljøet, som er rike på tradisjonell maling.

I stedet for å sprekke, har denne malingen evnen til å utvide seg og trekke seg sammen med metalloverflatene den er påført.

Malingen er blandet med et hvitt pigment for å reflektere sollys slik at den kan påføres på alle overflater for å opprettholde en konstant temperatur. Dette vil ikke bare bidra til å opprettholde temperaturen i bygningen, men vil også redusere etterspørselen etter klimaanlegg, og vil også forlenge levetiden til enhver metalloverflate, da det reduserer den negative effekten av varme på metallkonstruksjoner.

Forskeren sier at til tross for at malingen stivner, fortsetter den å beholde

Selv om Benkoski designet malingen sin først og fremst for bruk på krigsskip, ser han for seg at den skal brukes på ting som lekeapparater, tribuner eller tak. Feltforsøk er planlagt å starte innen to år. publisert