saulės elementai

Pirmasis fotovoltinis (saulės – red. past.) elementas sukurtas XVIII a. viduryje, tačiau tai, kaip jis veikia, sugebėta paaiškinti tik XX a. pradžioje, garsiojo Alberto Einšteino. Tačiau ne tik jis, o ir daugelis kitų mokslininkų buvo įkvėpti Saulės ir jos spinduliuojančios energijos, kurią – jie buvo įsitikinę – galima panaudoti mūsų naudai. Dabartinių silicio saulės elementų pažangą skatino kosminės programos.

Eksperimentų su grafenu metu Masačiūsetso technologinio instituto (MIT) mokslininkai tyrė tokias medžiagos savybes, kaip elektros energijos gamyba naudojant saulės šviesą. Pranešama, kad eksperimentai buvo gana sėkmingi. Naudojant grafeno ir molibdeno disulfido sluoksnių kombinaciją, mokslininkams pavyko gauti saulės skydelį, kurios efektyvumas sudaro nuo 1% iki 2%. Tai yra maždaug 10 kartų mažiau, nei galima pasiekti su tradiciniais moduliais, sukurtais silicio pagrindu.

Mokslininkams iš Viktorijos organinių saulės elementų konsorciumo (Victorian Organic Solar Cell Consortium, VICOSC) pavyko sukurti spausdinimo technologiją, leidžiančią atspausdinti organinius fotovoltinius elementus ant A3 lapo dydžio pagrindo. Šis pasiekimas atveria daugybę galimybių – pavyzdžiui, klijuoti juos ant nešiojamo kompiuterio ar telefono dangtelių, panaudoti reklamai, net ir laikraščiuose, gaminti įvairiausias statybines detales su integruotais Saulės moduliais.

Jei saulės elementuose būtų naudojami nanolaidai, tai jų efektyvumą galima būtų padidinti kelis kartus ir įveikti dar 1961-aisiais rastą efektyvumo ribą. Danijos Nilso Boro instituto ir Lozanos Federalinės politechnikos mokyklos Šveicarijoje mokslininkai teigia, kad nanolaidais dengtas saulės elemento paviršius gali sukaupti 15 kartų daugiau saulės energijos, nei siekia spindulių intensyvumas. Nanolaidų kristalai yra vos vienos dešimttūkstantosios plauko storio.

Jeigu įprastiniai juodi dažai sugeria apie 85 proc. šviesos, tuomet kaip pavadinti naujai sukurtą metamedžiagą, sugebančią sugerti iki 99 proc. ją pasiekiančios regimosios spinduliuotės? Tamsesne už juodą? Išnaudodami unikalias metamedžiagų šviesos sklaidos savybes, tyrėjai aptiko, jog hiperbolinės metamedžiagos, pasižyminčios gofruotu paviršiumi, sukeliamas šviesos atspindys yra labai menkas, o tai geros naujienos didelio našumo saulės elementų, fotodetektorių ir radarais neaptinkamų technolo...

„Google“ ruošiasi skatinti namų savininkus naudoti saulės energiją, rašo „Los Angeles Times“. Ši kompanija yra pasiryžusi 75 mln. JAV dolerių paremti maždaug 3000 namų ūkių, pageidaujančių ant stogo instaliuoti saulės elementus. Viena didžiausių problemų įsisavinant šią švarios energijos rūšį yra didelės pradinės investicijos. Retas kuris gali sau leisti tokią prabangą, tuo tarpu saulės elementų gamintojai nėra finansiškai pajėgūs suteikti galimybę, įsirengti saulės elementus išsimokėtinai.

Pigesni ir labiau efektyvūs saulės elementai, baterijos ir apšvietimo sistemos gali būti sukurtos naudojant rentgeno lęšius, kurie leis mokslininkams detaliau tirti nanopasaulį. Mokslininkų grupė iš JAV Energijos departamento Argonne nacionalinės laboratorijos sukūrė naujos rūšies „daugiasluoksnius Laue lęšius“. Šie lęšiai sufokusuoja didelės energijos rentgeno lęšius taip stipriai, kad gali būti registruojami objektai iki penkiolikos nanometrų dydžio.

Ouk Ridžo nacionalinės laboratorijos (JAV) tyrėjams pavyko sukurti trimačių nanokūgių pagrindu veikiančią saulės elementų platformą, kuri užtikrina apie 80 procentų didesnį fotovoltinių elementų efektyvumą. Naujoji technologija yra pajėgi iš esmės išspręsti krūvininkų, kuriuos sukuria saulės spinduliuojami fotonai, pernašos problemą. Sukurtuosius krūvininkus – neigiamus elektronus ir teigiamas skyles – paprastai gerokai pristabdo giluminiai ir paviršiniai medžiagų defektai.

Saulė mums teikia energiją, kurios užtektų visiems mūsų poreikiams. Žinoma, jei tik mes galėtume pigiai ir efektyviai ją surinkti. Saulės energija būtų ir aplinkai draugiška alternatyva iškastiniam kurui, tačiau didelė saulės elementų kaina yra pagrindinis jų plataus panaudojimo barjeras. Stenfordo universiteto mokslininkai atrado, kad įdėjus vieną organinių molekulių sluoksnį į saulės elementą galima padidinti efektyvumą iki trijų kartų.

Mokslininkai ne tik nori kurti efektyvesnius saulės elementus, bet ir siekia užtikrinti, jog šių konstrukcija būtų kuo paprastesnė. Vladekas Valukievičius (Wladek Walukiewicz), dirbantis Lorenco Berklio nacionalinėje laboratorijoje (JAV), yra įsitikinęs, jog tai įmanoma pasiekti naudojant tam tikrų puslaidininkių derinį. Jo vadovaujama tyrėjų komanda domėjosi galio azoto arsenido GaNAs junginiais, o gautus rezultatus publikavo „Physical Review Letters“ žurnale.

Komerciniu požiūriu šie atradimai suformuoja bazę pigesnėms technologijoms, kurios aprūpintų energija viską, pradedant nuo namų apyvokos daiktų iki vandeniliu varomų transporto priemonių. Elektros energijos gamybai yra naudojami dažai (angliškai vadinami „chalcogenorhodamine„) kaip Gratzel tipo saulės elementų dalis, kurie Saulės šviesą verčia į elektros srovę. Kai Saulė apšviečia dažus, fotonai išmuša elektronus, esančius dažuose. Elektronai, keliaudami saulės elementais, sudaro srovę.

JAV įmonė „Solar Roadways“ kuria automobilių kelią, sudarytą iš saulės elementų. Jų tikslas ambicingas – sukurti tvirtą kelio dangą, kurioje būtų integruoti saulės elementai, tiekiantys energiją į elektros tinklus, o ateityje ir elektromobiliams.

Saulės elementai paprastai montuojami ant stogų, bet labai retai – ant vertikalių sienų, į kurias spinduliai krinta mažu kampu, todėl jų ploto vienetas gauna mažiau saulės energijos. Pradedančioji inovatyvaus dizaino įmonė SMIT (Sustainably Minded Interactive Technology) nutarė išnaudoti ir vertikalias sienas, pasinaudodama gamtos pavyzdžiu – stebėdama, kaip sieniniai vijokliai išdėsto savo lapus, norėdami gauti kuo daugiau saulės šviesos.

Šis žingsniamatis su saulės fotoelementais matuoja ne tik žingsnius, bet ir įveiktą atstumą ir sudegintas kalorijas....

Dar viena nešiojamoji saulės elektrinė išsiskiria tuo, kad yra futliaro formos: saulės fotoelementai įrengti išorinėje jo dalyje, o į vidinę galima įsidėti mobilųjį telefoną, grotuvą ar kitą kraunamą nešiojamąjį įrenginį. Naudoja 2500 mAh talpos bateriją.