Рис. 1. Пошаговая схема синтеза солнечных элементов (а), оптическое изображение готового устройства (b) и данные сканирующей электронной микроскопии (с).
Рис. 2. Схематическое изображение отдельного элемента, содержащего области, допированные фосфором (n+) и бором (p+).
Рис. 3. Оптическая фотография солнечного элемента с радиусом изгиба 4,9 мм (а), его схематическое устройство (b) и распределение деформаций на поперечном срезе пленки при изгибе(с).
Рис. 4. Изменение прозрачности пленок при варьировании расстояния между элементами d. (А) Изображения получены при использовании для печати подложки с предварительно нанесенной надписью. Вверху расстояние между элементами 397 микрон, внизу – 26 микрон. (B) Спектры пропускания пленок с различным d. (C) Солнечный элемент с d = 397 мкм.
Рис. 5. Солнечные элементы с дополнительным слоем фокусирующих линз. Готовая пленка (а) и ее схематическое изображение (b).
В последние годы доля солнечных батарей на рынке альтернативных источников энергии неуклонно растет. Этот факт, несомненно, стимулирует многие научные группы к поиску новых решений для солнечных элементов и их массивов.
В работе «Ultrathin silicon solar microcells for semitransparent,mechanically flexible and microconcentrator module designs» американскими учеными предложена методика получения ультратонких, гибких, полупрозрачных солнечных элементов на основе монокристаллов кремния. Схема синтеза достаточно проста (рис. 1). Травлением исходной кремниевой пластины с последующим допированием получали солнечные элементы, которые далее методом трансферной печати (transfer printing) переносились на гибкую полимерную подложку. Использованная методика значительно сокращает время производства массивов солнечных элементов на большой площади (порядка 0,5 см2). Печать производилась на специально сконструированном аппарате, который позволял позиционировать изображение с точностью до одного микрона. Визуальный контроль процесса осуществлялся с помощью оптического микроскопа. Видео с работой печатного станка можно посмотреть здесь. Готовые изделия представляют собой тонкие пленки толщиной менее 100 мкм. Отдельные солнечные элементы (рис. 2) имеют толщину порядка 100 нм и поперечные размеры 0,1×1,5 мм. Они располагаются параллельно друг другу и соединены между собой золотыми контактами, которые связывают p и n зоны соседних ячеек.
В процессе синтеза возможно контролировать расстояние между отдельными элементами в полимерной матрице. Это позволяет получать солнечные элементы с различной светопроницаемостью (рис. 3). Увеличение расстояния между элементами, несомненно, снижает мощность, производимую системой. Однако такая конструкция позволяет располагать солнечные батареи в самых неожиданных местах, например вместо оконных стекол. Следует отметить еще одно важное свойство новых устройств. Они легко гнутся (рис. 4) и скатываются в рулоны без потери функциональных свойств. Этот факт значительно упростит в будущем их транспортировку и установку при промышленном использовании. Мощность полученной системы можно увеличить, если над слоем солнечных микроячеек поместить фокусирующие элементы (рис. 5). В работе использовались цилиндрические линзы с целью формирования одноосного устройства фокусировки солнечного излучения. Такое сочетание позволяет в 2,5 раза увеличить выходную мощность устройства.
Удобная и низкозатратная технология трансферной печати солнечных элементов, предложенная в работе, позволяет снизить стоимость и увеличить производительность процесса синтеза и поэтому является перспективным направлением для дальнейших исследований.
А на другом далеком континенте австралийские ученые создали высокоэффективные элементы солнечных батарей, вплотную приблизившись к теоретическому максимуму (29 %) , см UNSW claims 25 percent solar cell efficiency title
Спасибо, что постарались найти их патент.
Удивительно, что там (по меньшей мере на первой странице) нет никаких "цифр" эффективности, а есть много отмененных заявок.
"[I]Александр Анатольевич,
Убеждаете широтой подхода!
А каково максимальное разрешение микроРФА, превысило ли оно несколько микрон?[/I]"
Владимир Владимирович, это не глобальная, а простая текущая работа.
К несчастью всё время тормозиться более экономически выгодными направлениями- Евро4 или Cat-fines.
Владимир Владимирович,
могу порекомендовать две действительно интересные книги:
1.X-Ray Spectrometry: Recent Technological Advances, Edited by Kouichi Tsuji Department of Applied Chemistry, Osaka City University, Japan
Jasna Injuk Micro and Trace Analysis Center, University of Antwerp, Belgium
Ren´e Van Grieken Micro and Trace Analysis Center, University of Antwerp, Belgium Prof. Dr. R. Van Grieken также возглавляет Micro- and Trace Analysis Center, University of Antwerp.
2.B. Beckhoff B. Kanngießer N. Langhoff R.Wedell H.Wolff (Eds.)
Handbook of Practical X-Ray Fluorescence Analysis, Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2006
Они довольно дорогие, но оказывается в интернете всё можно найти.
В первой, например, в главе 5.7 Energy Dispersive X-ray Microanalysis in Scanning and Conventional Transmission Electron Microscopy рассматривается преимущества и недостатки спектроскопии характеристических потерь энергии электронами (ХПЭЭ) и энергодисперсионного анализа. Здесь можно добавить( ), что при использовании некоторых устройств, позволяющих собирать харктеристическое излучение больщего телесного угла и с повышенным разрешением дельта Е/Е, то перспективы будут прекрасные.
Во второй, кроме всего прочего в главе 7.1 Micro X-Ray Fluorescence Spectroscopy, B. Kanngießer and M. Haschke, описывается настольный(!) прибор 3D micro-XRF с очень хорошим разрешением.
Ну, в первом приближении, кажется всё.
Но,боюсь, в основном эта информация для спекуляций.
А можно задать вопрос? У меня есть мысль и я её иногда думаю- какова всё же себестоимость киловатта от Si батарей по сравнению с другими источниками- никто не считал?
Александр Анатольевич,
Огромное спасибо за литературу!
Специалистом стать не берусь ,
но с удовольствием все внимательно посмотрю, чтобы попробовать разобраться, какие возможности и потенциал.
По поводу Вашего вопроса, прямые оценки стоимости - дело неблагодарное: технология постоянно совершенствуется, да и считать можно по разному.
Вот, пожалуй, хорошая заметка.
В ней упомянута, кажущаяся мне весьма реалистичной на данный момент, оценка: порядка 3 раза дороже, чем средняя стоимость производства электричества другими методами.
Однако, сами авторы в своей статье про концентраторы (которая, кстати, упоминалось в одном из обсуждений на Нанометре) уже обещают увеличение эффективности аж в два раза!
И есть еще значительный потенциал снижения стоимости: технологии есть куда расти, и стоимость элементов будет падать с увеличением их производства, ведь кремний стоит мало, а прозрачные проводники не обязательно должны быть на основе редкого индия (есть ведь графит! )
А потом, если рассматривать в совокупности с инфрастуктурой, солнечная батарея непосредственно в "вашем доме" минимизирует потери на доставку электроэнергии, что значительный фактор для удаленных потребителей энергии.
Резюмируя мысль, которую я думаю, что я думаю - этой технологии принадлежит значительная часть нашего будущего!
Александр Анатольевич!
Вашей областью профессиональных интересов заинтересовались не только мы с Владимиром Владимировичем. Сейчас при разработке принципов и методов 3D визуализации X-ray http://en.wi.../wiki/X-ray
информации на атомарном уровне копают не только мои молодые и далеко не молодые коллеги, но в ходе поисков подтверждения возможностей реализации проекта голографического синтеза и восстановления информации об атомарной структуре http://www.n..._54492.html
нахожу массу интереснейших материалов. В ходе обсуждения проекта надеюсь на Вашу экспертную оценку по материалам поиска, которыми уже можно поделиться.
С уважением,
Геннадий Семенович.
Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь
Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2022
Коллектив авторов Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2022 содержат следующую информацию:
• Подготовка бакалавров на факультете наук о материалах МГУ
• Состав Государственной Экзаменационной Комиссии
• Расписание защит выпускных квалификационных работ бакалавров
• Аннотации квалификационных работ бакалавров
В эпоху коронавируса и борьбы с ним в существенной степени меняется парадигма выполнения творческих работ и ведения бизнеса, в той или иной мере касаясь привлечения новых типов дистанционного взаимодействия, использования виртуальной реальности и элементов искусственного интеллекта, продвинутого сетевого маркетинга, использования современных информационных технологий и инновационных подходов. В этих условиях важным является, насколько само общество готово к использованию этих новых технологий и как оно их воспринимает. Данной проблеме и посвящен этот небольшой опрос, мы будет рады, если Вы уделите ему пару минут и ответите на наши вопросы.
Небольшой опрос о том, как изменились подходы современного предпринимательства в контексте новых и возникающих форм ведения бизнеса, онлайн образования, дистанционных форм взаимодействия и коворкинга в эпоху пандемии COVID - 19.
Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся
в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.
), что при использовании некоторых устройств, позволяющих собирать харктеристическое излучение больщего телесного угла и с повышенным разрешением дельта Е/Е, то перспективы будут прекрасные.
,
)
