В 18 раз больше мощности: исследователи Массачусетского технологического института разработали ультратонкие и легкие солнечные элементы

Адам Зеве, Массачусетский технологический институт, 22 января 2023 г.

Тонкопленочные солнечные элементы весят примерно в 100 раз меньше, чем обычные солнечные элементы, и при этом генерируют примерно в 18 раз больше энергии на килограмм. Фото: Мелани Гоник, Массачусетский технологический институт.

Команда исследователей разработала новую технологию производства ультратонких и легких солнечных элементов, которые можно легко интегрировать в любую поверхность.

Инженеры Массачусетского технологического института (MIT) создали новые сверхлегкие тканевые солнечные элементы, которые могут легко и быстро превратить любую поверхность в источник энергии.

Эти прочные и гибкие солнечные элементы, которые намного тоньше человеческого волоса, приклеены к прочной и легкой ткани, что позволяет легко устанавливать их на неподвижную поверхность. Они могут обеспечивать энергию на ходу в качестве портативной энергосистемы или транспортироваться и быстро развертываться в отдаленных местах для оказания помощи в чрезвычайных ситуациях. Они весят в сто раз меньше обычных солнечных панелей, генерируют в 18 раз больше энергии на килограмм и изготавливаются из полупроводниковых чернил с использованием процессов печати, которые в будущем можно будет масштабировать до производства на больших площадях.

Поскольку они такие тонкие и легкие, эти солнечные элементы можно ламинировать на самые разные поверхности. Например, их можно интегрировать в паруса лодки для обеспечения энергии в море, прикрепить к палаткам и брезентам, которые используются при операциях по восстановлению после стихийных бедствий, или прикрепить к крыльям дронов для увеличения дальности их полета. Эту легкую солнечную технологию можно легко интегрировать в построенную среду с минимальными требованиями к установке.

Исследователи Массачусетского технологического института разработали масштабируемую технологию изготовления ультратонких и легких солнечных элементов, которые можно прикрепить к любой поверхности. Фото: Мелани Гоник, Массачусетский технологический институт.

“The metrics used to evaluate a new solar cell technology are typically limited to their power conversion efficiency and their cost in dollars-per-watt. Just as important is integrability — the ease with which the new technology can be adapted. The lightweight solar fabrics enable integrability, providing impetus for the current work. We strive to accelerate solar adoption, given the present urgent need to deploy new carbon-free sources of energy,” says Vladimir Bulović, the Fariborz Maseeh Chair in Emerging Technology, leader of the Organic and Nanostructured Electronics Laboratory (ONE Lab), director of MITMIT is an acronym for the Massachusetts Institute of Technology. It is a prestigious private research university in Cambridge, Massachusetts that was founded in 1861. It is organized into five Schools: architecture and planning; engineering; humanities, arts, and social sciences; management; and science. MIT's impact includes many scientific breakthroughs and technological advances. Their stated goal is to make a better world through education, research, and innovation." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">MIT.nano и старший автор новой статьи, описывающей эту работу.

В работе к Буловичу присоединяются соавторы Маюран Сараванапаванантам, аспирант Массачусетского технологического института в области электротехники и информатики; и Джеремайя Мваура, научный сотрудник Исследовательской лаборатории электроники Массачусетского технологического института. Исследование было недавно опубликовано в журнале Small Methods.

Традиционные кремниевые солнечные элементы хрупкие, поэтому их необходимо заключать в стеклянный корпус и упаковывать в тяжелую и толстую алюминиевую раму, что ограничивает место и способ их применения.

Шесть лет назад команда ONE Lab произвела солнечные элементы, используя новый класс тонкопленочных материалов, которые были настолько легкими, что могли сидеть на вершине мыльного пузыря. Но эти ультратонкие солнечные элементы были изготовлены с использованием сложных вакуумных процессов, которые могут быть дорогими и сложными для масштабирования.

В этой работе они намеревались разработать тонкопленочные солнечные элементы, которые можно полностью печатать, используя материалы на основе чернил и масштабируемые технологии изготовления.