science >> Wetenschap > >> Natuur

Inleiding tot spray-on zonnepanelen

De manier waarop we over zonne-energie denken, verandert. Zie meer groene wetenschapsfoto's. ©iStockphoto.com/narvikk

Hernieuwbare energiebronnen zijn de laatste tijd een hot topic en zonne-energie is misschien wel de heetste - letterlijk en figuurlijk. Zonne-energie is de energie die wordt geleverd door de zonnestralen, en wanneer aangewend, het kan worden omgezet in elektriciteit en warmte. Het is er in overvloed, schoon en hernieuwbaar.

Fabrikanten en leveranciers van zonnecellen geloven: fotovoltaïsch ( PV ) technologie zal 15 procent van de energie produceren die de Verenigde Staten in 2020 zullen verbruiken [bron:National Renewable Energy Laboratory]. Zonne-energie wint wereldwijd aan populariteit:in Japan huizen genereerden ongeveer 80 procent van de totale 1,9 miljoen kilowatt aan zonne-energie die werd geproduceerd in het fiscale jaar dat eindigde in maart 2008. Japan streeft ernaar zijn zonne-energieproductie tegen 2030 met 40 procent te verhogen [bron:Hall]. Ook tegen 2030 het National Center for Photovoltaics (NCPV) van de Verenigde Staten heeft zich ten doel gesteld om tijdens piekmomenten met zonne-energie 10 procent van de stroom van het land te leveren, evenals zonne-energie leveren aan buitenlandse markten [bron:Malsch].

Het lijkt eenvoudig genoeg - er is veel zonlicht. In feite, de zon voorziet de aarde in één uur van voldoende zonne-energie (4,3 x 1020 joule) om al onze energiebehoeften een jaar lang (4,1 x 1020 joule) te voorzien [bron:Biello]. Maar het dilemma door de jaren heen was hoe die zonne-energie te benutten en te gebruiken.

Traditionele zonnepanelen, het soort dat je op daken ziet, zijn kristallijn silicium PV-arrays - zonnepanelen die zijn opgebouwd uit een verzameling zonnecellen. Recenter, dunne-film zonne-technologie is de lieveling van de zonne-industrie geworden. Dunne-film zonnecellen worden gemaakt met CIGS (CuIn _1-x Ga _x Se ₂ ) technologie, en in tegenstelling tot de stijve panelen, ze zijn flexibel en kunnen op andere plaatsen dan daken worden gebruikt (op ramen, zijkanten van gebouwen, auto's, computers, enzovoort.).

Onderzoekers van de Australian National University (ANU) werken samen met zonne-energiebedrijf Spark Solar Australia en het Finse materialenbedrijf BraggOne Oy om de komende drie jaar te transformeren hoe we denken over en zonne-energie gebruiken. Betaalbaar, overvloedige zonnetechnologie komt binnenkort naar je toe.

Inhoud

Efficiëntie van opgespoten zonnepaneel
Toepassingen voor Spray-on Zonnepanelen
Problemen met opspuiten van zonnepanelen

Efficiëntie van opgespoten zonnepaneel

De huidige commerciële fotovoltaïsche (PV) zonnetechnologieën zijn gebaseerd op zonnecellen die zijn gemaakt van silicium dat is gecoat met een dunne laag siliciumnitraat (het siliciumnitraat werkt als een antireflecterend materiaal om de efficiëntie van het verzamelen van zonlicht in de cel te vergroten). Ze zijn om twee redenen duur om te produceren:ze gebruiken waterstofplasma om zonlicht op te vangen en ze zijn gemaakt in een vacuüm. Dunne-film PV-cellen gebruiken goedkopere materialen, maar zijn complexer om te maken - en ondanks de goedkopere materialen, de productiecomplexiteit staat gelijk aan een duurder eindproduct.

Betreed het spray-on solar materiaal project. Onderzoekers experimenteren met manieren om de productie van zonnecellen te veranderen, en hoe u de efficiëntie van zonnecellen kunt verhogen.

Fase één van hun project is een poging om zowel de complexiteit van het productieproces als de bijbehorende hoge kosten te verminderen. Hun nieuwe methode is het besproeien van zonnepanelen terwijl ze tijdens de productie van een lopende band rollen, eerst met een waterstoffilm en daarna een antireflectiefilm.

Zonnecellen zijn gemaakt van halfgeleidende nanodeeltjes genaamd kwantumstippen . Deze kwantumdots worden gemengd met een geleidend polymeer om een plastic te maken. Spray-on zonnepanelen van dit materiaal kunnen lichter, sterker, schoner en over het algemeen minder duur dan de meeste andere zonnecellen die tegenwoordig in productie zijn. Het zijn de eerste zonnecellen die niet alleen zichtbaar licht maar ook infraroodgolven kunnen opvangen. te.

Fase twee van het ANU-project, in samenwerking met het Duitse zonne-energiebedrijf GP Solar, zal manieren bestuderen om de efficiëntie van de cellen te verhogen. Onderzoekers onderzoeken hoe het oppervlak van een zonnecel (in het bijzonder zijn ruwheid) beïnvloedt het vermogen om zonne-energie op te vangen. Direct, het rendement van zonnecellen op de markt is ongeveer 15 procent. Ter vergelijking, de eerste zonnecellen die in de jaren vijftig werden vervaardigd, zetten minder dan 4 procent van de verzamelde zonne-energie om in bruikbare stroom [bron:National Renewable Energy Laboratory]. Wetenschappers voorspellen dat ze die snelheid mogelijk met vijf keer het huidige aantal kunnen verhogen [bron:Locgren].