Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 

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).

Новые элементы для солнечных батарей

Ключевые слова:  альтернативная энергия, солнечный элемент, тонкие пленки

Опубликовал(а):  Росляков Илья Владимирович

13 ноября 2008

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.


Источник: Nature



Комментарии
Владимир Владимирович, 13 ноября 2008 02:23 
Прекрасная высококачественная новость!
Трусов Л. А., 13 ноября 2008 15:09 
ага
Палии Наталия, 13 ноября 2008 16:01 
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
Владимир Владимирович, 13 ноября 2008 17:00 

Молодцы австралийские ученые!
Только жаль, что они не поделились в своих новостях,
где можно про их цифры внимательнее почитать...
Может быть здесь?: Artificial Amorphous Semiconductors and Applications to Solar Cells

P.S.К сожалению, согласование о микро РФА не прошло. Рано.
Владимир Владимирович, 14 ноября 2008 04:30 
Спасибо, что постарались найти их патент.
Удивительно, что там (по меньшей мере на первой странице) нет никаких "цифр" эффективности, а есть много отмененных заявок.

А какой глобальный план с микро РФА?
"[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, 15 ноября 2008 02:18 
Александр Анатольевич,
А можно ссылку на микро РФА в контекстe, чтобы понять, что делается вообще и особенно конкретно.
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.

Доказательство: A. S. Bakulin and S. M. Durbin, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A 441,2000 теоретически показали, что логарифмическая форма поверхности графита может дать выигрыш до 200 раз при саггитальной фокусировке.
Реализовано:
Science Highlights from the National Synchrotron Light Source, Brookhaven National Laboratory, Concentration-dependent short-range order in the relaxor ferroelectric „1−x…Pb„Sc,Ta…O 3-xPbTiO3
Strain-Induced Bond Buckling and Its Role in Insulating Properties of Cr-Doped V2O3

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.

Автор POLARIZED BEAM XRF ANALYSIS – PAST AND FUTURE J. Heckel , SPECTRO ...
в своих работах добился увеличения разрешения EDXRF до уровня WDXRF

Появились великолепные SDD детекторы: Practical Spectrum Imaging - Rapid Collection for Routine Analysis.
Принцип работы: Bruker AXS: Working Principle и D. Strivay, G. Weber and H.P. Garnir Institut de Physique ...

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?









Владимир Владимирович, 17 ноября 2008 01:07 
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.
Komarov Vladimir G., 18 ноября 2008 00:27 
А таки совковыми изобретениями никто не интересуется.
www.hosap.narod.ru
:-(((

Хотя есть наработки даже легированных в атомном реакторе пластин более высокого качества.
:-)))
Владимир Г.
В этом Вы могли убедиться с момента размещения Вашего поста от 21 марта 2008 20:58 http://www.n...n_7293.html

А можно ли предложить изобретения сверхмирового уровня???

[I]www.hosap.narod.ru
[/I]
[I]Vladimir Komarov.
mailto:kon20kom@yandex.ru[/I]
...Таки элементарно.
в итоге вот к чему мы можем прийти уже сегодня http://www.s.../light.html
и не только к этому
Вот, Вот Вы можете творчески изменять однообразие ландшафта, дать волю своей фантазии...

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Золотые наносферы
Золотые наносферы

Конференции 2020-го: планы на первое полугодие
План по мероприятиям на первое полугодие 2020-го

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Британский крест китайских ученых: элемент памяти на новом типе доменной структуры в FeRh.Волокна из углеродных нанотрубок помогут сердцу. Фуллерены для стабилизации азотного топлива. International Quantum Complex Matter Conference 2020 (QCM2020).

На ВДНХ в Москве отметят День российской науки
День российской науки отпразднуют на ВДНХ в Москве 8 и 9 февраля. Инновационно-образовательный комплекс «Техноград» на ВДНХ приглашает москвичей и гостей столицы отпраздновать «День науки». Гостей ожидают бесплатные мастер-классы, знакомство с инновациями в биомедицине и достижениями нейронаук, занимательные уроки и многое другое.

Зимняя научная конференция студентов 4 курса ФНМ МГУ 22-23 января 2020 г.
Сафронова Т.В.
Настоящий сборник содержит тезисы докладов зимней научной студенческой конференции студентов 4-го курса ФНМ

Да пребудет с вами сила плазмонов!
А.А.Семенова, Э.Н.Никельшпарг, Е.А.Гудилин, Н.А.Браже
Ученые Московского университета приблизились к решению проблем современной медицинской диагностики с использованием единичных клеток и их органелл путем разработки новых неинвазивных оптических методов анализа.

Юрий Добровольский: «Через 50 лет вся энергия будет вырабатываться биоорганизмами»
Андрей Бабицкий, Юрий Добровольский
Главный редактор ПостНауки Андрей Бабицкий побеседовал с химиком Юрием Добровольским о науке о материалах, будущем энергетики и новых аккумуляторах

Технонано

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.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!



 
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.