Loading

Новый тип бумаги повысит эффективность фотоэлектрических панелей

Создано 01.02.2014 11:51
Автор: Natali

Новый тип бумаги повысит эффективность фотоэлектрических панелей. Facepla.net самые свежие новости экологии
Новый тип бумаги, произведенный из древесных волокон имеющих 96% прозрачность, может стать революционным материалом для солнечных панелей нового поколения.

Получаемая из растений, бумага является недорогой и экологичной альтернативой традиционно используемому при производстве солнечных панелей пластику.

Однако, наиболее важным преимуществом являются оптические свойства материала, практически идеальный компромисс между оптической прозрачностью и «дымчатостью» (мутностью, способностью рассеивать свет), так часто компрометирующей большинство материалов.

Команда исследователей и Университета Мериленда (University of Maryland), Технологического Университета Южного Китая (South China University of Technology) и Университета Линкольн в Небраске (University of Nebraska-Lincoln) опубликовали статью о новом материале в последнем номере Nano Letters – научном журнале Американского Химического Общества.

По словам ученых, производительность фотоэлектрической ячейки выигрывает, если материал обладает как высокой прозрачностью, так и дымчатостью, позволяя свету легко проходить через него и в то же время хорошо рассеивать, увеличивая поглощение света внутри материала.

Но на данный момент большинство прозрачных материалов (прозрачностью выше 90%) обладают крайне низкой рассеивающей способностью (менее 20%).

Новая бумага обладает сверхвысокой прозрачностью (более 96%) и сверхвысокими показателями рассеивания (выше 60%), что является наивысшим показателем среди прозрачных материалов.

Новый тип бумаги повысит эффективность фотоэлектрических панелей

Соотношение показателя рассеивания к пропускной способности различных материалов для света с длиной волны 550 нм (зеленый цвет). Стекло и ПЭТ (полиэтилен) находятся в зеленой зоне графика, и более подходят для дисплеев по причине высокой прозрачности и низкого рассеивания. Новая прозрачная бумага находится в голубой зоне, и подходит для применения в солнечных панелях. 

Основной причиной такой невероятной комбинации свойств этой бумаги является нанопористая структура. Обычая бумага, произведенная из древесных волокон, имеет крайне низкую прозрачность из-за наличия микрополостей в ее пористой структуре, вызывающих сильное рассеивание света. В новой бумаге эти микрополости удалены с целью повышения прозрачности. Для достижения этого исследователи использовали процесс, называющийся ТЕМРО, для ослабления водородных связей между микроволокнами, из которых состоят древесные волокна, что привело к получению тяжелой, сильно уплотненной структуре, содержащей нанопоры вместо микропор.

Новый тип бумаги повысит эффективность фотоэлектрических панелей

А) Схематическая иллюстрация стадий, через которые проходит древесина в процессе получения простейшего волокна.

B) Структура обычной бумаги из древесных волокон, имеющая микропоры в структуре, вызывающие рассеивание света.

С) Новая бумага изготовлена из обработанных при помощи ТЕМРО –окисления (биохимический процесс с участием ТЕМРО - 2,2,6,6-тетраметилпиперидин-1-оксила) древесных волокон, в результате обработки ставших практически прозрачными – процесс удаляет микропоры и улучшает светопропускную способность волокон. 

«Новую бумагу производят из материалов с «тонкой» структурой, которые хорошо уплотняются до образования нанопористой структуры для достижения высоких показателей прозрачности и рассеивания», говорит Лиангбинг Ху, соавтор, ассистент профессора в департаменте Материаловедения и Инжиниринга (Department of Materials Science and Engineering) Университета Мериленда.

Для проведения испытаний с использованием нового материала в солнечных панелях, исследователи нанесли бумагу на кремниевую пластину. В результате экспериментов было обнаружено увеличение эффективности солнечной панели на 10%. Более того, из-за простоты процесса нанесения такого покрытия, уже установленные и эксплуатируемые панели могут быть модернизированы для повышения эффективности при помощи дополнительного слоя бумаги.

Несмотря на то, что существуют и другие виды бумаги из нановолокон, этот материал обладает лучшими свойствами и требует меньше затрат на производство. С такими преимуществами новая бумага предлагает простой и недорогой способ поднятия эффективности солнечных панелей, солнечных крыш и солнечных окон.

 

Facepla.net по материалам phys.org

Author: Natali

Комментарии: