Квант солнечные панели: Солнечные батареи Квант КСМ


0
Categories : Разное

Содержание

В России увеличат выпуск солнечных батарей для спутников | Статьи

В России стартует программа импортозамещения солнечных батарей для космических аппаратов (КА). За два-три года производство отечественных компонентов для них нарастят в несколько раз. Сейчас большая часть комплектующих закупается за рубежом. Но даже с учетом этого в стране выпускается не больше трети необходимого российским предприятиям объема таких батарей — остальное импортируется. Между тем от наличия собственного производства зависит обеспечение телекоммуникаций и обороноспособности государства.

Как сообщили «Известиям» в компании «Информационные спутниковые системы имени Решетнева» (ИСС), входящее в этот холдинг столичное предприятие «Квант» значительно нарастит выпуск компонентов для солнечных панелей. Производственные линии для этой цели будут запущены в течение двух-трех лет.

В первую очередь речь идет об оснащении российских гражданских и военных спутников производства самой ИСС.

Сегодня на орбите находятся 92 КА для связи, навигации и геодезии, разработанных и изготовленных этой компанией. Это около двух третей российского спутникового флота.

— Реализуется инфраструктурный проект, в рамках которого в течение двух-трех лет предприятие сможет производить до 200 кв. м фотоэлектрических преобразователей (ФЭП), — рассказал «Известиям» генеральный директор ИСС Николай Тестоедов.

В настоящее время завод «Квант» ежегодно выпускает несколько квадратных метров ФЭП собственного производства, которые применяются для производства солнечных батарей. В основном используются ФЭП иностранных компаний, которых хватает на изготовление 80

120 кв. м таких панелей.

В России современные трехкаскадные арсенид-галлиевые ФЭП выпускают только два предприятия — завод «Квант» и краснодарское ОАО «Сатурн». Краснодарская площадка производит чуть более 100 кв. м фотоэлектрических преобразователей в год из отечественных комплектующих. В компании «Сатурн» не предоставили «Известиям» оперативный комментарий о планах увеличения производства.

Общая потребность российской спутникостроительной отрасли составляет около 300500 кв. м солнечных батарей в год. Недостающее количество приходится импортировать.

По словам действительного члена Российской академии космонавтики им. К.Э. Циолковского Игоря Маринина, рост отечественного производства позволит избавиться от потребности в иностранных комплектующих. Он отметил, что современные панели жизненно необходимы для увеличения сроков функционирования военных аппаратов и спутников связи. Подобные системы также требуются для повышения мощности передающего оборудования на телекоммуникационных КА.

— Нам нужна независимость от зарубежных поставщиков, собственное производство таких панелей, — рассказал «Известиям» Игорь Маринин. — Если кремниевые солнечные батареи имеют коэффициент полезного действия 18%, то арсенид-галлиевые — более 30%. На спутниках связи с длительным сроком работы используются только современные арсенид-галлиевые панели, кремниевые быстро снижают КПД. От наличия собственного производства зависит обеспечение телекоммуникаций и обороноспособности государства.

Солнечные батареи — главный источник энергии для всех космических аппаратов, вращающихся вокруг Земли. Самые крупные панели развернуты на Международной космической станции (общая площадь — около 1200 кв. м). Они обеспечивают работоспособность научной аппаратуры и жизнедеятельность экипажа из шести человек. Площадь панелей у телекоммуникационных космических аппаратов серии «Экспресс-2000» производства ИСС — около 80 кв. м.

Первые отечественные солнечные батареи были установлены на третьем искусственном спутнике Земли, который проработал в космосе почти два года — с мая 1958-го по апрель 1960-го.

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ

 

НПП «Квант» исполнятся 95 лет! Поздравляем!

31 января 1919 г. по решению Главного военно-инженерного управления Красной Армии в Москве было организовано предприятие по разработке и производству гальванических элементов и батарей.

Весной 1958 г. в КВАНТе была подготовлена солнечная батарея, мощностью несколько десятков ватт, которая и была установлена на борту искусственного спутника Земли ИСЗ-3, выведенном на космическую орбиту 15 мая 1958 г. 

Сегодня  НПП КВАНТ занимает весомые позиции в сфере разработки и изготовления солнечных элементов на основе различных полупроводниковых материалов. В сфере солнечной энергетики компанией сегодня ведутся работы по трем основным направлениям:

  • созданию высокоэффективных солнечных батарей на основе монокрнсталлнческого кремния;
  • создание многокаскадных высокоэффективных солнечных батарей с использованием полупроводниковых материалов на основе систем InGaP/InGaAs/Ge (индий-галий-фосфор/индий-арсенид галлия на германии),
  • создание гибких тонкопленочных солнечных батарей на основе аморфного кремния с максимальной удельной энергомассовой характеристикой и минимальной стоимостью.

Все эти направления используются как для космических, так и для наземных применений. В линейку продукции также входят: автономные термоэлектрические генераторы электричества, использующие любые источники нагрева; термоэлектрические устройства запуска двигателей внутреннего сгорания в условиях Севера; комбинированные системы автономного электропитания для труднодоступных районов и многое другое.

Солнечные батареи, разработанные НПП «Квант», применялись на орбитальных станциях серии «Салют», «Мир», автоматических межпланетных аппаратах и станциях серии «Венера», «Марс», «Фобос», автоматических самодвижущихся аппаратах «Луноход-1», «Луноход-2». Предприятие участвовало в космических программах «Восток», «Космос», «Энергия-Буран», «Молния», «Радуга», «Горизонт», «Луна», «Союз-Аполлон», «Вега», «Интербол», «Бхаскара», «Ариабата», «Интеркосмос» и ряде других.

В настоящее время НПП «Квант» участвует в реализации следующих программ в области космической фотоэнергетики:

  • российский сегмент орбитальной станции МКС с солнечными фотопреобразователями с двусторонней чувствительностью,
  • геостационарные платформы «Сисат», «Экспресс-А», «Экспресс-АМ», «Казсат»,
  • космические аппараты для дистанционного зондирования Земли и метеорологии «Монитор-Э», «Метеор-3» и другие. К настоящему времени предприятием разработано и изготовлено более 2000 солнечных батарей для космических аппаратов.

Однако развитие космонавтики не стоит на месте. Традиционно используемые на протяжении 50 лет кремниевые солнечные батареи уже не удовлетворяют современным требованиям.

КВАНТ принял вызов времени. Солнечные батареи нового поколения, разработанные на предприятии, обеспечат достижения срока активного существования космических аппаратов 15 лет и более при повышении энерговооруженности космических аппаратов всех типов, более чем в 2 раза.

Свидетельством высокого технического уровня разработок НПП «Квант» является их применение в российском сегменте МКС: крупных геостационарных платформах «СиСат». «Экспресс-А». «Экспресс-АМ» и «КазСат»; космических аппаратах для дистанционного зондирования Земли и метеорологии «Монитор-Э» и «Метеор-3».

Кроме этого, большое внимание на предприятии уделяется технологиям изготовления наземных солнечных элементов на базе аморфного кремния.  

Созданная на предприятии научно-производственная база позволяет создавать принципиально новые технологические решения и разрабатывать новые типы солнечных элементов космического и наземного назначения.

Источник: пресс-релиз

Производство солнечных батарей в России и Украине

В России существует не так много компаний, занимающихся созданием солнечных панелей. Ниже будет вкратце рассказано о некоторых из них.

Производство солнечных батарей

Завод солнечных батарей Телеком СТВ

Данная компания располагается в городе Зеленограде. Делает товар, который стоит на 30% дешевле чем у немецких конкурентов. У них можно заказать батареи за 5600 р по 100 ват. КПД доходит до 21 %. Эта фирма способна создавать пластины диаметром 15 мм. Так же отлично производят модули на их основе.

Самыми популярными являются батареи маркой ТСМ. Ниже представлена маркировка в зависимости от мощности.

Достоинства и недостатки подобных панелей:

Приобретение упирается в финансы. Рассмотрим еще несколько российских производителей.

Чувашская компания Hevel

Это одна из крупных российских компаний. С 2017 года выполняет изготовление по гетеро структурной технологии. В ней объединена кристаллическая и тонкопленочная тех-я. Батареи от этого завода стабильно работают при температуре от -50 до +85 градусов. КПД 20%. Срок службы 25 лет.

Ниже представлен пример технических характеристик батареи Hevel.

Завод в Рязани

Работает с 1963 года. Производит качественные панели по госту 12.2.007-75. У них существует два модели:

  1. RZMP на 120 и 220 Вт! КПД около 15%. Солнечные элементы укрепляются на выкрашенной основе, выполненной из алюминия.
  2. RZMP – 130 Т – мощность 220-240 Вт. Стоимость в районе 15 000 р.

Технические особенности

Кубанский Сатурн

Данный производитель выпускает панели с 1971 года. Применяет две технологии:

  • Монокристаллический кремний
  • Арсенид-галлиевый с германиевой подложкой

Для каждого из этих типов батарей можно использовать любой каркас.

Основные параметры

На данном предприятии можно сделать заказ на любой размер.

Компания солнечный ветер или Solar Wind

По геолокации фирма находится в Украине. Выпускает мощные панели до 15 кВт/ч. В один модуль может помещаться как 2 батареи, так и несколько десятков.

Например солнечная панель на 1000 ват может содержать пять модулей, один контроллер подзарядки с силой тока 30 ампер, два аккумулятора емкостью 150 А/ч. Кроме этого в набор включен инвертор на 1200 В.

В результате подобная установка может прослужить до 18 лет. Для дома лучше всего приобретать модули на 10 кВт/ч.

Данные на 1 день пользования

Панели от компании Квант

Работает над установками, имеющими чувствительность с двух сторон. Производит кремниевые и монокристаллические солнечные батареи (в основе лежат кристаллы арсенида галлия).

Популярные марки:

  • Квант КСМ
  • Модифицированный КСМ – 180 П.

Это очень долгоживущие батареи. Их можно использовать до 40 лет. Стоимость в районе 18 000 р.

Заказ установок осуществляется без всяких проблем в любом варианте. Монокристаллические панели выдают до 200 ват на квадратный метр.

Характеристики моделей

Переносные панели от компании Sun Power

Производство солнечных батарей реализовано в Украине. Выпускают небольшие установки для походов. Оснащены USB и выдают мощность до 500 Вт.

Способны проработать в бережном обращении до 30 лет. Последние разработки позволяют приспособить батареи под фасад и другие нужды.

Производитель Квазар

Производит не только солнечные элементы, но и зарядное устройства. Батареи создаются из кремниевых кристаллов. Укреплены алюминием. Срок службы от 10-25 лет.

Стоимость за 150 кВт равна 13000 р.

Производитель Витасвет

Занимается созданием одного типа солнечных батарей российского производства это SSI-LS200 P3. Компания является московской. Панель выпускается разной мощности от 225 до 240 ват. Модуль содержит 60-т пластин из кремния. Устанавливается на профиль из алюминия. Используется мультикристал.

Модель номиналом 240 Вт можно приобрести за 12 800 р.

Тех особенности

Брянский Термотрон

Занимается изготовлением ламп, оснащенных солнечными панелями. Так же производит автономные солнечные станции.

Характеристики установок:

  • Рабочая температура от -40 до + 50 градусов Цельсия.
  • Угол 135 на 90 гр.
  • В городе способны прослужить до 12 лет.
  • Высота от 6-11 метров.
  • Выдают мощность от 30 – 160 Вт.

Станция, производимая этой компанией, неплохо подойдёт для загородных домов и дач. Так же неплохую службу сослужит в селе. Запускается она от дизельного генератора на 14,5 кВт. Окупается за 5 лет.

Особенности

Данный обзор даст первичное представление о производителях солнечных батарей России и Украины.

Список производителей
  1. Allpowers
  2. Hevel
  3. Feron
  4. Solaris
  5. SilaSolar
  6. One-Sun
  7. NESL
  8. Delta
  9. SunTek
  10. Sititek

 

Batareykaa.ru

Похожие статьи:

Электричество — главное топливо в космосе

Электричество — главное топливо в космосе

Почему электромобили, которые уже давно развиваются, с таким трудом завоёвывают признание, а почти все космические аппараты, исследовательские зонды, спутники, даже марсоходы в качестве топлива используют исключительно электричество?

Француз Эдмунд Беккерель первым заметил, что свет может переходить в форму электроэнергии. Произошло это в 1839 году, когда Беккерелю исполнилось 19 лет. Впоследствии другие ученые нашли взаимосвязь между светом, материалами и электричеством. Одним из них был Альберт Эйнштейн. В 1905 году, когда ему было 26 лет, он объяснил, как атомы попадают в электромагнитную радиацию (такую как свет) и затем отдают электроны. Этот процесс называется фотоэлектрическим эффектом. Эйнштейн получил Нобелевскую Премию за работу над этим вопросом в 1921 году.

Первые солнечные батареи, которые используются в мире и по сей день, изобрёл Рассел Охл. Он работал инженером в одной из лабораторий в Нью-Джерси. Его фотоэлементы изготавливались из силикона (силикон — он же кремний — может добываться из песка и некоторых пород камня). Он назвал свое изобретение «Светочувствительное электрическое устройство». Заявку на патент Охл подал в 1941 году, а первую солнечную панель, которая могла производить электроэнергию, достаточную для работы простых домашних электрических устройств, его фирма запустила в производство лишь в 1954 году. И почти сразу солнечные панели начали активно использовать в космических целях.

Николай Лидоренко возглавлял Научно-производственное предприятие «Квант» (Элементный электро-гальванический институт) с 1950 по 1984 год. В 1950 году к нему обратился Сергей Королев, работавший над ракетой Р-2. Были созданы автономные системы энергообеспечения для ракеты Р-2, а впоследствии и для Р-5. 4 октября 1957 года был произведен успешный запуск первого в мире искусственного спутника Земли. Автономная системы энергопитания спутника была разработана Лидоренко.

Второй советский спутник был запущен с собакой Лайкой на борту. Системы, созданные под руководством Лидоренко, обеспечивали жизнедеятельность на спутнике с множеством источников тока различного назначения и конструкции.

В этот период Лидоренко пришел к пониманию возможности использования бесконечного источника питания — солнечного света. Солнечная энергия преобразовывалась в электрическую с помощью фотоэлементов на основе кремниевых полупроводников. Именно этот источник — солнечные батареи — был основным и практически бесконечным источником энергии для третьего советского искусственного спутника Земли — автоматической орбитальной научной лаборатории, весившей около полутора тонн. Стоит ли говорить о том, что и 12 апреля 1961 года Юрий Гагарин совершил исторический полёт на космическом корабле, электрооборудование которого было подготовлено специалистами НПО «Квант»?

Важнейшим этапом деятельности Н. Лидоренко было создание систем энергообеспечения пилотируемых орбитальных станций. В 1973 году на орбиту была выведена первая из таких станций — станция «Салют» — с огромными крыльями солнечных батарей. Это было важным техническим достижением специалистов «Кванта». Солнечные батареи были составлены из панелей из арсенида галлия. Во время работы станции на освещенной Солнцем стороне Земли избыток электроэнергии переводился в электрические аккумуляторы, и эта схема давала практически неиссякаемое энергоснабжение космического корабля.

Успешная и эффективная работа солнечных батарей и основанных на их использовании систем энергообеспечения на станциях «Салют», «Мир» и других космических аппаратах подтвердила правильность стратегии развития космической энергетики, предложенной Н. Лидоренко. В 1982 году за создание систем космической энергетики коллектив НПП «Квант» был награжден Орденом Ленина.

Космические каскады. Трехкаскадные арсенид-галиевые фотоэлектрические преобразователи

В космических аппаратах применяют два вида солнечных батарей – кремниевые и арсенид-галлиевые на германиевой подложке. Первые производить дешевле и проще, поэтому они занимают подавляющую долю российского рынка. Для вторых требуются дефицитные материалы, они стоят значительно дороже кремниевых, но гораздо эффективнее. Поэтому, несмотря на высокую цену, заказы на арсенид-галлиевые батареи растут, а значит, в России выгодно развивать собственное производство этих солнечных модулей.

Первый искусственный спутник запустили на орбиту 4 октября 1957 года. Однако через несколько недель передача сигналов от него прекратилась – разрядились химические батареи. Дальнейшие работы по освоению космоса потребовали создания новых источников энергии, солнечные батареи как нельзя лучше подходили для этой цели. В России их впервые разработали в НПП «Квант» и установили на третьем советском ИСЗ, который проработал на орбите почти 2 года, с мая 1958 года. С тех пор космонавтика не может без них обойтись.

Фотоэлектрические преобразователи

Солнечная батарея состоит из множества фотоэлектрических преобразователей (ФЭП). Это небольшие пластины, сделанные из полупроводниковых материалов. Их крепят на той части панели, которая обращена к светилу, и прикрывают защитным стеклом. Работа фотоэлементов основана на фотоэлектрическом эффекте, то есть электрический ток возникает в них под действием солнечного света. Вырабатываемая электроэнергия идёт на питание аппаратуры, систем жизнеобеспечения космического аппарата, а также на зарядку аккумуляторов.

Чаще всего фотоэлементы для солнечных батарей делают из кремния. Его запасы огромны, стоимость низкая, а технология изготовления пластин из него хорошо отработана. КПД кремниевых фотоэлементов не превышает 20 процентов.

Альтернативой кремнию служат соединения А3В5, между которыми возможен полупроводниковый гетеропереход. Главным образом это соединения на основе арсенида галлия. Гетеропереход представляет собой место сочленения двух различных по химическому составу полупроводников. Современные ФЭП делают с несколькими Р-N переходами, как правило тремя, поэтому их называют трехпереходными, а также трехкаскадными. В них одиночные фотоэлементы (каскады) располагают друг за другом таким образом, что солнечный свет сначала попадает на верхний элемент, который поглощает фотоны с наибольшей энергией, то есть синий свет. Пропущенный верхним элементом свет проникает на следующий уровень и т.д. Поскольку многопереходные ФЭП работают со значительно большей частью солнечного спектра, эффективность фотоэлектрического преобразования у них выше, чем у однопереходных, и составляет около 30 процентов. При этом фотоактивная толщина трехкаскадной структуры составляет всего 5–6 мкм.

У арсенид-галлиевых фотоэлементов есть еще несколько преимуществ перед кремниевыми. Например, вдвое большая устойчивость к высоким температурам. Это позволяет применять для них концентраторы солнечного излучения – линзы, которые фокусируют солнечный свет на рабочую поверхность. Кроме того, арсенид-галлиевые батареи обладают высокой радиационной стойкостью, поэтому их применяют на спутниках, работающих внутри радиационных поясов Земли или на пересекающих их орбитах.

Солнечные выпускники

В России солнечные батареи для космических аппаратов выпускают два предприятия: НПП «Квант» в Москве и ОАО «Сатурн» в Краснодаре. Если производство кремниевых панелей налажено полностью, то арсенид-галлиевые пока собирают из импортных фотоэлементов. Сейчас примерно 80 процентов всех выпускаемых солнечных батарей составляют кремниевые, но это соотношение скоро изменится, поскольку растет спрос на арсенид-галлиевые панели. Вот почему оба предприятия нацелены на создание собственных производств трехпереходных ФЭП и почти одновременно подали в Роснанотех заявки на финансовую поддержку своих проектов.

«Квант» – одно из старейших предприятий, работающих для космической отрасли, в этом году ему исполнилось 90 лет. Здесь произведено более 2000 солнечных батарей, в то числе для орбитальных станций «Салют», «Мир» и МКС, межпланетных аппаратов «Венера», «Марс», «Фобос», для космических аппаратов «КазСат», «Экспресс-АМ», «Глонасс-К», «Монитор-Э». Еще в 1967 году на «Кванте» изготовили арсенид-галлиевые солнечные батареи для «Венеры-4», в начале 1970-х — для «Луноходов», а позже для станции «Мир». Но это оказались разовые проекты, сделать промышленной технологию изготовления гетеропереходных ФЭП тогда не удалось, т.к. она требовала больших затрат. Только к 2000 году её удалось внедрить в промышленность, но уже не в нашей стране, а в США. Сегодня для создания собственного производства «Квант» разрабатывает современные арсенид-галлиевые фотоэлементы с тремя каскадами, каждый из которых формируется несколькими слоями различных полупроводников. На предприятии уже запущено оборудование для производства новых фотоэлементов, получены первые образцы. По плану их массовый выпуск должен начаться уже в конце 2009 года.

ОАО «Сатурн» гораздо моложе «Кванта» и до года входило в его состав. Здесь выпускали различные химические и физические источники тока, датчики, электрохимические генераторы. Первую солнечную батарею здесь изготовили в 1972 году для спутника «Циклон». По данным за 2007 год, продукцией краснодарского предприятия оснащены 13 процентов всех космических аппаратов в мире. Отечественный рынок солнечных батарей «Сатурн» с «Квантом» делят примерно поровну. «Кремниевые солнечные элементы достигли предела разумного совершенствования, незначительное улучшение характеристик требует неоправданно больших затрат. С другой стороны, космическая техника совершенствуется, что предъявляет более высокие требования как к мощности, так и к ресурсу солнечных батарей. В настоящее время только арсенид-галлиевые солнечные батареи могут удовлетворить этим требованиям», – считает генеральный директор предприятия Анатолий Скурский. У «Сатурна» также есть оригинальная разработка, позволяющая изготавливать трехкаскадные арсенид-галлиевые фотоэлементы, однако наблюдательный совет Роснанотеха одобрил проект «Кванта», о чем стало известно в июле этого года.

Как изготавливают трехкаскадные гетероструктуры

Быстрое внедрение гетероструктур в солнечную энергетику произошло после изобретения в 1980-х гг. в США метода газофазной эпитаксии. Теперь можно было легко управлять наращиванием пленок различных полупроводников. В эпитаксиальном реакторе в качестве несущего газа используется водород, в котором растворяются все необходимые элементы. Далее, изменяя давление и температуру в реакторе, на тончайшие пластинки из германия слой за слоем осаждают атомные слои различных полупроводников: арсенида галлия, индия-галлия-фосфора. Толщина наиболее важных слоев составляет 15–20 нм.

КВАНТ-ПН- 12,0В/3,0А Преобразователь напряжения — Преобразователи напряжения

Преобразователь напряжения является понижающим вторичным DC-DC преобразователем и предназначен для питания приборов постоянным напряжением 12В.

Краткое описание: преобразователь напряжения является понижающим вторичным DC-DC преобразователем и предназначен для питания приборов постоянным напряжением 12В.

Основные особенности КВАНТ-ПН- 12,0В/3,0А:

Преобразователь напряжения «КВАНТ «ПН-» –12/3,0» обеспечивает:

  • питание нагрузки постоянным стабилизированным напряжением 12В и током 3,0 А;
  • электронную защиту преобразователя от перегрузки и короткого замыкания на выходе.
  • защиту от переполюсовки входного напряжения при помощи плавкого предохранителя;
  • световую индикацию наличия выходного напряжения.

Технические характеристики:

Входное напряжение, В

13-30

Выходное напряжение, В

12.00

Номинальный ток нагрузки в диапазоне входных напряже­ний, А

3.0

Пульсации выходного напряжения при номинальных выход­ных параметрах, мВ. Не более

18

Потребляемая мощность, Вт, не более

40

Габаритные размеры , мм

70х70х40

Масса, г, не более

250

Консультации по оборудованию Новый вопрос

Задайте вопрос специалисту о КВАНТ-ПН- 12,0В/3,0А Преобразователь напряжения

Самовывоз из офиса: Пункт выдачи:* Доставка курьером:* Транспортные компании: Почта России:*

* Срок доставки указан для товара в наличии на складе в Москве

Отзывы о КВАНТ-ПН- 12,0В/3,0А: Оставить отзыв

Ваш отзыв может быть первым!

AccordTec AT-12/10 КВАНТ Источник питания до 12В

AccordTec AT-12/10 КВАНТ — источник стабилизированного питания поддерживает регулировку выходного напряжения в пределах 11,9 … 14,7 В, то есть их можно легко «подстроить» по напряжению под конкретную нагрузку. Такие источники питания активно используются в видеонаблюдении, в системах контроля доступа и для питания других слаботочных устройств. Поскольку модель обеспечивает надежную электронную защиту от перегрузки и от короткого замыкания, то подключенная к ним нагрузка не пострадает из-за нестабильного напряжения или неполадок в электросети, то есть в итоге прослужит дольше.

Стабилизированный источник питания имеет небольшие габариты и весит около 100 граммов, а компактный корпус из прочного черного пластика рассчитан на перепады температур от -10 до 40 градусов. Модель рассчитана на подключение к электросети 220 В с допустимыми колебаниями по нижней границе до 100 В, а по верхней – до 240 В, то есть в интервале 100…240 В сетевого напряжения подключенная к источникам стабилизированного питания серии «КВАНТ» нагрузка будет гарантированно обеспечена качественным напряжением в диапазоне 11,9 – 14,7 В при номинальном токе 1 А .

  • Единица измерения: 1 шт
  • Габариты (мм): 100x40x25
  • Масса (кг): 0.10
  • Тип источника питания : Стабилизированный
  • Выходное напряжение : 12,6 В
  • Ток нагрузки : 1.0 A
  • Максимальный ток нагрузки : 1.3 А
  • Напряжение питающей сети : 110 ~ 240 В
  • Защита от короткого замыкания и перегрузки : Есть, электронная
  • Габариты, мм : 100 x 40 x 25
  • Особенности : Регулировка выходного напряжения 11.9 ~ 14.7 В
  • Материал корпуса : пластик

*Производитель оставляет за собой право изменять характеристики товара, его внешний вид и комплектность без предварительного уведомления продавца. Не является публичной офертой согласно Статьи 437 п.2 ГК РФ.

Солнечные элементы с квантовыми точками появятся

Солнечный элемент с квантовыми точками (QDSC) — это солнечный элемент, в котором квантовые точки используются в качестве захватывающего фотогальванического материала. Он используется для замены громоздких материалов, таких как кремний, медь, индий, галлий или селенид галлия.

Лен Кальдероне для | АльтЭнерджиМаг

Рынок солнечной фотоэлектрической энергии является одним из самых быстро развивающихся энергетических рынков в мире.К 2030 году солнечная энергетика увидит рост в 10 раз. Чтобы солнечная энергетика преуспела, требуется новая технология, которая может обеспечить превосходную эффективность и снизить затраты по сравнению со стандартными кремниевыми фотоэлектрическими панелями. Солнечные элементы с квантовыми точками как раз могут быть такой технологией.

Солнечный элемент с квантовыми точками (QDSC) — это солнечный элемент, в котором квантовые точки используются в качестве захватывающего фотогальванического материала. Он используется для замены громоздких материалов, таких как кремний, медь, индий, галлий или селенид галлия.Квантовые точки имеют ширину запрещенной зоны, которую можно регулировать с помощью широкого набора энергетических уровней путем изменения размера точек.

Новый тип квантовой точки может привести к удешевлению солнечных батарей и улучшению спутниковой связи (Изображение: Университет Торонто)

Квантовые точки считаются искусственными атомами. Их энергетические уровни регулируются путем изменения их размера, что, в свою очередь, определяет ширину запрещенной зоны. Точки можно выращивать разных размеров, что позволяет им передавать различные запрещенные зоны без изменения основного материала или конструкции.Размер достигается за счет изменения продолжительности плавления или температуры.

Поскольку ширину запрещенной зоны квантовых точек можно регулировать, квантовые точки желательны для солнечных элементов. Частоты в дальнем инфракрасном диапазоне, которых обычно трудно достичь с помощью традиционных солнечных элементов, можно получить с помощью коллоидных квантовых точек на основе сульфида свинца. Половина солнечной энергии, достигающей Земли, находится в инфракрасном диапазоне. Солнечный элемент с квантовыми точками делает инфракрасную энергию такой же доступной, как и любую другую.

Исследователи из Университета США.Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии Министерства энергетики США (NREL) показала, что нанотехнологии могут значительно увеличить количество электроэнергии, производимой солнечными батареями. Крошечные нанокристаллы, также известные как квантовые точки, дают до трех электронов из одного высокоэнергетического фотона солнечного света. Когда современные фотогальванические солнечные элементы поглощают фотон солнечного света, энергия преобразуется не более чем в один электрон, а оставшаяся энергия теряется в виде тепла.

Солнечные элементы с квантовыми точками имеют потенциал для солнечных или фотогальванических элементов, которые уменьшают ненужное тепло и извлекают выгоду из количества солнечной энергии, которая преобразуется в электричество.Это важно для того, чтобы сделать солнечную энергию более конкурентоспособной по сравнению с традиционными источниками энергии.

Эффективность преобразования существующих солнечных элементов достигает 33%, но серийные солнечные элементы, устанавливаемые на крышах, в среднем имеют гораздо более низкую эффективность. Следовательно, если бы солнечные элементы с квантовыми точками можно было производить дешево, они были бы как минимум в три раза эффективнее, чем существующие промышленные солнечные элементы. Солнечные элементы на основе квантовых точек могут преобразовывать более 65 процентов солнечной энергии в электричество.

Структура и работа солнечного элемента с квантовыми точками

Квантовые точки приобретают избыточную энергию фотонов, которая обычно теряется при выделении тепла в процессе, называемом генерацией множественных экситонов. Световые лучи проходят через прозрачный электрод солнечного элемента с квантовыми точками на светопоглощающий слой точек, чтобы генерировать электронно-дырочные пары. Затем заряженные частицы разделяются и в конечном итоге перемещаются к своим электродам, производя электрический ток.

Ниже приведены преимущества солнечных элементов с квантовыми точками. Они имеют благоприятное соотношение мощности и веса при высоком КПД. Экономия массы и площади, а также гибкость приводят к миниатюризации. Энергопотребление у них низкое. Происходит увеличение электрических характеристик при низких производственных затратах. Их использование универсально и может использоваться в окнах, а не только на крышах.

 

Есть некоторые недостатки QDSC. Солнечные элементы с квантовыми точками на основе селенида кадмия очень токсичны по своей природе и требуют очень стабильной полимерной оболочки.Известно, что ионы кадмия и селена, используемые в ядре квантовых точек, обладают цитотоксичностью. Метаболизм и деградация квантовых точек в организме человека до сих пор в основном неизвестны, и исследования показали, что квантовые точки накапливаются в почках, селезенке и печени.

В водной и ультрафиолетовой среде деградация усиливается. Частицы не обладают высокой кристалличностью, наблюдаемой в квантовых точках, полученных органическим путем, но этот процесс проще, дешевле и более воспроизводим, чем органический синтез.

Квантовые точки имеют преимущества перед органическими красителями, но квантовые точки могут иметь поверхностные дефекты, которые могут влиять на рекомбинацию электронов и дырок, выступая в качестве временных ловушек. Исследователям нужно было понять, почему заряды застряли в материале. Происхождение ловушек зависит от того, как обработка поверхности влияет на материал. Ключевым фактором является распределение с хорошо контролируемым соотношением элементов. Электроны будут счастливы, когда распределение будет правильным.

Ловушки вызывают мерцание квантовых точек и ухудшают квантовый выход, который представляет собой отношение производства к поглощению.Эффект мерцания можно уменьшить, если окружить ядро ​​оболочкой, но оболочки могут изменить оптические свойства, и размер частиц трудно регулировать.

При размещении в живых клетках квантовые точки демонстрируют агрегацию, которая может мешать функционированию клеток и может быть уничтожена в процессе доставки. Хотя размеры квантовых точек находятся в нанометровом диапазоне, биоконъюгация с различными молекулами увеличивает размер точек, делая доставку в клетки более проблематичной.

Ширина запрещенной зоны квантовых точек может быть настроена путем изменения их размера или состава. В системе с одним материалом ширина запрещенной зоны может регулироваться от видимого до инфракрасного. Квантовые точки обрабатываются с помощью решения, совместимого с экономичными технологиями обработки больших объемов с рулона на рулон. Этот процесс уменьшит дорогостоящее вакуумное напыление, снизит вес ячейки и модуля и связанные с этим затраты.

Предстоит еще много работы, прежде чем солнечные элементы с квантовыми точками будут представлены на коммерческой основе, но потенциал велик.Сделан огромный шаг вперед; и в ближайшие годы есть уверенность, что солнечные элементы с квантовыми точками обеспечат эффективный и стабильный метод использования солнечной энергии.

Использование квантовых точек становится все более интенсивным по мере того, как узнают больше о том, как они работают, и об их отличительных свойствах. Технология солнечных элементов развивается быстро, и солнечные элементы, использующие квантовые точки, рассматриваются как обнадеживающее решение для будущего.

 

Для дополнительной информации:

  1. https://www.cornellcollege.edu/physics-and-engineering/pdfs/phy-312/colins-fungura-zasada.pdf

  2. http://www.natcoresolar.com/core/wp-content/uploads/2014/04/Solar-cells-and-Quantum-Dots.pdf

 

 

Содержание и мнения в этой статье принадлежат автору и не обязательно отражают точку зрения AltEnergyMag

Комментарии (0)

Этот пост не имеет комментариев.Будьте первым, кто оставит комментарий ниже.


Опубликовать комментарий

Вы должны войти в систему, прежде чем оставлять комментарии. Войти сейчас.

Рекомендуемый продукт

«Усовершенствованная платформа» от Advanced Racking

«Усовершенствованная платформа» упрощает процесс установки за счет использования универсального крепежного оборудования, которое идеально подходит для всех типов крыш.Затем комплекты для подключения умной крыши подключаются к конкретной поверхности крыши. Усовершенствованная платформа универсальна: наша общая конструкция может стать вашим единым решением для всех типов крыш.

Разработка квантового скачка в солнечной энергии

За последние 25 лет ряд постепенных улучшений фотоэлектрических элементов повысил уровень эффективности примерно с 15 процентов в начале 80-х годов до 20 процентов сегодня.Однако после того, как недавние исследования в шахтах помогли подтвердить эффективность квантовых точек, ученые считают, что эта новая технология может повысить эффективность до 40 процентов в течение следующих 10 лет.

Взгляните на солнечную батарею солнечным днем ​​в Колорадо, и, если вы похожи на большинство людей, вы не увидите ничего, кроме ослепляющего блика. Марк Ласк видит упущенную возможность.

«Я вижу этот свет и чувствую, как нагреваются панели на моей крыше, и говорю: «Какая трата! Мы теряем энергию!» — говорит Ласк, профессор физики в шахтах и ​​исследователь солнечной энергии, который признается, что проверял свои панели и их выходную мощность больше, чем большинство других.Он объясняет, что в ясный день только часть фотонов, попадающих в фотоэлементы на его крыше, преобразуется в электричество, остальные отражаются в виде света или теряются в виде тепла. В пасмурный день или с приближением сумерек длинноволновых частиц света с низкой энергией едва ли достаточно, чтобы вообще произвести какой-либо сок. В среднем только 20 процентов солнечных лучей на самом деле преобразуются в энергию в современном солнечном элементе.

«С точки зрения эффективности есть много возможностей для улучшения, — говорит он.

Благодаря шестилетнему гранту в размере 12 миллионов долларов от Национального научного фонда Ласк и его коллеги из Центра исследований и разработок материалов для возобновляемых источников энергии (REMRSEC) последние четыре года работали над повышением этой эффективности путем сложного слияния нанотехнологии, квантовая физика и вычислительное волшебство, известное как «экситонная инженерия».

Зарождающееся и спорное поле основано на манипулировании «экситонами», комбинацией возбужденного электрона и дырки, из которой он вытесняется прилетающим фотоном.В обычных фотогальванических элементах обмен обычно происходит один к одному; при ударе фотон создает экситон, который посылает высокоэнергетический электрон, мчащийся в электрическую цепь.

Марк Ласк, физик-теоретик и профессор горнодобывающей промышленности, считает, что солнечные панели могут стать вдвое эффективнее в течение следующего десятилетия.

Однако, используя наноразмерные светопоглощающие частицы, называемые «квантовыми точками», исследователи полагают, что они могут создать микросреду, в которой экситоны, которые большую часть дня поглощают значительно больше энергии, чем необходимо для получения всего одного электрона. в электрическую цепь, продолжают делиться избыточной энергией, вытесняя другие электроны, чтобы создать больше экситонов.Названный генерацией множественных экситонов (МЭГ), ученые теперь полагают, что этот подход может более чем удвоить количество электроэнергии, преобразованной из яркого солнечного света в безоблачные дни.

Наряду с выяснением того, как производить больше электроэнергии из сильного солнечного света, Ласк также изучает параллельную технологию, которая могла бы лучше использовать слабый солнечный свет в пасмурные дни, когда фотоны с более низкой энергией производят экситоны, которым не хватает скорости, необходимой для создания необходимого напряжения. . Используя нестандартную молекулярную конструкцию, называемую объединением энергии, он считает, что они могут уговорить несколько более слабых экситонов объединить свою энергию в меньшее количество экситонов с более высокой энергией, создавая полезный ток.

«Люди часто думают о квантовой механике как о странной науке», — говорит Ласк, сидя перед огромным монитором, показывающим скопление атомов и электронных облаков. «Но мы используем именно эту жуткую физику для разработки материалов со значительно улучшенной эффективностью преобразования энергии».

Фотогальванические элементы существуют с 1930-х годов и до сих пор работают по тому же принципу: частицы света, также известные как фотоны, попадают в элемент и подталкивают электроны к переходу в более высокое энергетическое состояние, «как если бы вы взяли стопку апельсинов и вытащили один из них и положите сверху, оставив отверстие», — объясняет Ласк.Электрон и его дырка вместе называются экситоном, и их нужно направить в противоположных направлениях по электрической цепи. Это ток, который питает вашу кухонную плиту или плоский экран.

В течение многих лет большинство фотоэлектрических элементов изготавливалось из кремния, и повышение эффективности было постепенным: 0,05% здесь, еще 0,1% там. Но десять лет назад ученые начали задаваться вопросом, можно ли добиться гораздо больших успехов с помощью того, что Ласк называет «изменяющим игру парадигмой».

«Они сказали: «Может быть, мы сможем взять высокоэнергетический экситон из той мощной частицы света, которая поднимает апельсин высоко в стеке, и каким-то образом использовать часть его энергии, чтобы захватить другой апельсин [электрон] и подтянуть его к вершине». Кроме того, мы получили бы две дырки и два возбужденных электрона из одного куска света». Дополнительная энергия этой мощной частицы света, которая только что была бы потрачена впустую в виде тепла, теперь превращается в электрический ток.

Исследователи предположили, что ключевой момент заключается в том, чтобы сделать материал ячейки из бесконечно малых нанокристаллов, которые заставляют сжатые пары электронов и дырок вести себя иначе, чем в объемном материале, причудливое квантовое ограничение, которое Ласк любит изучать.

Еще в 2000 году исследователь Артур Нозик из Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NREL) в Голдене, штат Колорадо, предсказал, что использование МЭГ с использованием квантовых точек может повысить эффективность солнечных элементов до 65 процентов, но эта идея медленно реализовывалась. поймать.

«Большинство людей думало, что это интересная идея, но никто не воспринял ее всерьез», — говорит Мэтт Берд, старший научный сотрудник, пришедший в NREL в 2003 году и с тех пор занимающийся исследованием МЭГ.

В 2004 году ученые из Лос-Аламосской национальной лаборатории в Нью-Мексико стали первыми, кто фактически наблюдал МЭГ в действии в материалах с ограниченным квантованием.Вскоре после этого некоторые ученые сообщили, что с одним фотоном может быть создано до семи пар экситонов. Но другие исследования поставили под сомнение, имеет ли какое-либо значение наноразмер материала.

Входят Ласк, его коллеги Альберто Франческетти и Жибин Линь, а также набор мощных вычислительных инструментов, и кажется, что спор наконец-то улажен. Выполнив большое количество «вычислительных экспериментов», они смогли точно увидеть, как электроны, дырки и фотоны взаимодействуют в квантовых точках различных размеров, что дало объяснение того, как работает МЭГ и почему он становится лучше, когда точки становятся меньше.Суть в том, что размер точки определяет, какие экситоны легче всего расщепляются, а маленькие точки лучше всего расщепляют свои любимые экситоны.

«Это действительно необычное поведение, которое происходит из-за того, как мы упаковываем одни и те же старые материалы. Главное — создать тонкую пленку, которая, если присмотреться, будет наполнена очень мелкими частицами», — говорит Ласк. Поскольку результаты были опубликованы в знаковой статье в апреле 2011 года в журнале ACS Nano, они вдохнули новую жизнь в всю область исследований МЭГ.

«Мы можем сидеть здесь как экспериментаторы и измерять кучу материалов, но проблема в том, что сначала нужно сделать материал, а потом провести измерения. Это требует времени», — говорит Борода. «Очень полезно, когда теоретик может сначала сказать: посмотрите на Х-форму или Y-композицию. То, что Марк и его коллеги сделали в Mines, показали, что на самом деле существует эффект [при использовании квантовых точек]. Он помог продвинуть теорию вперед».

Создание одного из двух

С тех пор экспериментаторы из Mines, NREL и других организаций применяли идею квантовых точек к различным материалам, включая кремний, с многообещающими результатами.В декабре 2011 года Бирд опубликовал статью в Science, показывающую, что солнечный элемент, сделанный из квантовых точек селенида свинца, производит от двух до трех пар электрон-дырка на входящий фотон. «Это работает, но мы еще не достигли этого», — говорит Бирд, отмечая, что между производством нескольких экситонов внутри клетки и увеличением мощности проходит много шагов.

Тем временем Ласк вернулся к компьютеру, работая над теоретической моделью новой паукообразной молекулы, предназначенной для поглощения фотонов более низкой энергии своими ногами и запускающих полученные экситоны в ее центр, где они объединятся для создания единого более высокого уровня. -энергия экситона, полная противоположность МЭГ.«Идея состоит в том, чтобы сделать солнечный элемент, который можно было бы разместить в местах, где не так много солнца или где атмосфера очень плотная», — говорит он.

Он также ищет способы «удлинить танец» между дыркой и электроном внутри квантовой точки, позволяя им вместе прыгать через материал, прежде чем, наконец, разделить их на части, чтобы создать ток. Это сделало бы солнечные элементы еще лучше, потому что экситоны можно было бы разделить на отдельные куски материала, что делает это очень эффективно.Для этого он берет пример с листьев, где экситоны способны преодолевать необъяснимо большие расстояния на пути к специализированным центрам по производству сахара.

«В большинстве материалов танец быстро угасает, но листья растений каким-то образом поддерживают его», — объясняет Ласк. «Они действительно разобрались со всем этим квантовым транспортом, и я хочу, чтобы наши солнечные элементы тоже этим занимались».

В других лабораториях REMRSEC ученые берут фундаментальную науку и продвигают ее вперед, разрабатывая способы включения материалов, сделанных из этих крошечных точек, в тонкие листы солнечных элементов, которые когда-нибудь можно будет легко и дешево применить в американских домах и офисных зданиях. .

«Если вы посмотрите на разнообразие навыков, которые есть у нас в этом центре, это невероятно. У нас есть физики, химики, материаловеды, инженеры-химики и инженеры-механики, а также прикладные математики, которые собираются вместе, чтобы работать над этим», — говорит Крейг Тейлор, директор REMRSEC. «Мы являемся абсолютным лидером в этой области».

Итак, насколько эффективными могут стать солнечные батареи в следующем десятилетии, если все это сработает?

«Сорок процентов — это, вероятно, действительно хорошее число для стрельбы на данный момент», — говорит Ласк.«Если бы мы могли удвоить эффективность солнечных панелей, это было бы равносильно удвоению количества солнечных панелей на планете. Тогда панели на моей крыше могли питать мой дом , а заряжать электромобиль. Это было бы грандиозно».

 

Как работают обычные фотоэлектрические элементы

Почти все фотоэлементы, используемые сегодня, основаны на замечательных свойствах кремния для выработки электроэнергии. Когда фотон солнечного света поглощается атомом кремния, он заставляет один из его электронов перейти на более высокий энергетический уровень, создавая «дыру» в атоме, где он находился.Электроны на соседних атомах могут смещаться, чтобы заполнить эту дыру, оставляя новую дыру в атоме, который они только что оставили. Таким образом, и электрон, и дырка могут свободно перемещаться по материалу. В то время как пара, вместе называемая экситоном, на короткое время остается связанной, энергетическое колебание соседних атомов в конечном итоге их разделяет.

Кристалл кремния с любым количеством сильно возбужденных электронов и соответствующих дырок, смешанных вместе, не генерирует электричества, если их нельзя отсортировать.В этом заключается магия фотогальванического элемента.

В процедуре, называемой легированием, к кремнию добавляют следовые количества определенных примесей для создания электростатического заряда: легирование бором заставляет кремний приобретать отрицательный заряд; легирование фосфором делает его положительным. Если срез кристаллического кремния тщательно легировать, чтобы сделать верхний слой положительным, а нижний — отрицательным, в месте их встречи образуется электрическое поле.

Это электрическое поле выполняет важную функцию сортировки, необходимую для выработки электроэнергии.Электроны, столкнувшиеся с полем, уносятся в отрицательно заряженную область, а дырки уносятся в положительно заряженную область. Металлические выводы затем проводят электроны на отрицательной стороне в цепь, где ток может быть приведен в действие для питания электрических устройств. В конечном итоге схема возвращает электроны обратно на положительно заряженную сторону ячейки, где, вернувшись на более низкий энергетический уровень, они рекомбинируют с дырками. Ник Сатклифф

Диаграммы предоставлены Марком Ласком

 

TFQD — тонкопленочные солнечные элементы с квантовыми точками для космоса и экологически чистой энергетики

Тонкопленочные фотоэлектрические элементы с квантовыми точками, улавливающими свет: передовая технология для космических солнечных батарей с высоким отношением мощности к весу (TFQD)

С помощью TFQD мы стремимся разработать новое поколение высокоэффективных тонкопленочных фотоэлектрических устройств для будущих солнечных батарей, используя сквозные технологии Key Enabling Technologies , такие как: передовое производство, передовые материалы, фотоника.Основное устройство представляет собой тонкопленочный солнечный элемент III-V со встроенными квантовыми точками и нанофотонными решетками для повышения эффективности, превышающей термодинамический предел обычных однопереходных устройств. Сочетание тонкопленочного подхода с наноструктурированием полупроводниковых слоев позволяет резко улучшить отношение мощности к весу и механическую гибкость по сравнению с доступными в настоящее время космическими солнечными элементами. Включение квантовых точек обеспечивает улучшенную радиационную и температурную стойкость.2.

В консорциум входят четыре академических партнера , занимающих сильные позиции в области моделирования, роста эпитаксиального слоя, разработки и производства тонкопленочных солнечных элементов III-V, SME способных быстро внедрить новую технологию в свои тонкопленочные солнечные элементы производственной линии и компании , которая является европейским лидером в области спутниковых систем и одним из первых внедрила разработанные устройства для стимулирования инноваций в космических солнечных панелях.

Из-за повторного использования пластин и простоты эпитаксиальных структур солнечные элементы TFQD дешевле, чем современные многопереходные солнечные элементы, поэтому они также имеют значительный потенциал воздействия на наземные приложения, например, в области концентрации фотогальванических элементов. системы, предполагается.

 

Факты о проекте

Грантовое соглашение № 687253

Общая стоимость: 1 008 376,25 евро
Взнос ЕС: 1 008 376,25 евро

Продолжительность: 36 месяцев, с 01.01.2016 по 31.12.2018

Схема финансирования: RIA – Действие по исследованиям и инновациям

Запрос предложений: h3020-COMPET-2015

Тема: КОНКУРС-03-2015 – Космические технологии «снизу вверх» при низких TRL

Координатор: проф.Федерика Каппеллути, кафедра электроники и телекоммуникаций, Туринский политехнический университет, Италия. Электронная почта: [email protected]

прозрачных солнечных панелей могут собирать энергию в архитектурном масштабе

Представьте себе стеклянный небоскреб, который вместо использования энергии служит источником энергии для всего здания. хотя и звучит как город будущего, недавние события означают, что он скоро может стать реальностью — по крайней мере частично. ключ заключается в создании прозрачных солнечных элементов , которые, будучи помещенными между стеклами стеклопакетов, незаметно собирают энергию солнца.однако главной задачей ученых является максимальное повышение энергоэффективности клетки без ущерба для прозрачности.


изображение robert coelius, michigan Engineering Communications & Marketing (также основное изображение) . команда достигла эффективности 8,1% и прозрачности 43,3% благодаря органическому или углеродному дизайну, а не традиционному кремнию.в то время как клетки имеют легкий зеленый оттенок, команда говорит, что они гораздо больше похожи на серый цвет солнцезащитных очков и автомобильных стекол.

 

«окна, которые находятся на фасаде каждого здания, являются идеальным местом для органических солнечных элементов, потому что они предлагают то, чего не может кремний, а именно сочетание очень высокой эффективности и очень высокой видимой прозрачности», объясняет Стивена Форреста, Питера А. Франкен выдающийся университетский профессор инженерии и Пол Г.Гебель, профессор инженерии. Форрест возглавил команду, в которую вошли исследователи из Университета штата Северная Каролина, Сучжоуского университета в Китае и национальной ускорительной лаборатории SLAC.


image by robert coelius, Michigan Engineering Communications & Marketing

 

 

Здания со стеклянными фасадами обычно имеют покрытие, которое отражает и поглощает часть света, чтобы уменьшить яркость и нагревание внутри здания., вместо того, чтобы отбрасывать эту энергию, прозрачные солнечные панели могли бы использовать ее для обеспечения некоторых потребностей здания в электроэнергии. Прозрачные солнечные элементы измеряются их эффективностью использования света, которая описывает, сколько энергии света, падающего на окно, доступно либо в виде электричества, либо в виде проходящего света на внутренней стороне. предыдущие прозрачные солнечные элементы имели эффективность использования света примерно 2-3%, что соответствует рекордной эффективности 8,1%.


изображение предоставлено UbiQD

 

 

Тем временем UbiQD, компания по производству передовых материалов, базирующаяся в Нью-Мексико, продолжает разработку прозрачных солнечных панелей, которые неотличимы от обычного стекла. компания использует «квантовые точки» — микроскопические частицы, управляющие светом, — для сбора солнечной энергии. они также могут быть интегрированы с окнами. «Мы представляем себе мир, в котором сбор солнечного света станет повсеместным, будущее, в котором наши города будут питаться тонированным стеклом с квантовыми точками на небоскребах», — сказал Хантер Макдэниел, основатель и генеральный директор UbiQD, в 2017 году. точки (КТ) — это исчезающе малые «нано» частицы материала, настолько крошечные, что их потребовалось бы примерно 100 000, чтобы покрыть ваш ноготь», — объясняет команда UbiQD. «из-за своего небольшого размера эти материалы особенно выгодны из-за удивительно высокой эффективности и регулируемой по размеру фотолюминесценции (PL, светового излучения) в широком диапазоне цветов».


изображение предоставлено UbiQD

 

В мае 2020 года UbiQD заключила партнерское соглашение с nanosys, производителем квантовых точек, для разработки люминесцентных тепличных пленок. , установленный над растениями в теплице, «UbiGro» — это слой света, который помогает растениям получать больше солнечного света.метод использует флуоресценцию для создания более оптимального спектра света для сельскохозяйственных культур, преобразуя недостаточно используемые части солнечного света в более эффективный для фотосинтеза оранжевый свет, которого так жаждут растения.

philip stevens I designboom

7 сентября 2020 г.

Технология квантовых точек может привести к созданию окон на солнечных панелях

Исследователи из Лос-Аламосской национальной лаборатории и Университета Милана-Бикокка разработали и синтезировали квантовые точки нового поколения для использования в солнечных энергетических системах, которые преодолевают прежние недостатки в сборе солнечного света.Исследование опубликовано в журнале Nature Photonics .

Квантовые точки, представляющие собой нанокристаллы из полупроводниковых материалов, привлекают ученых для использования в солнечной фотоэлектрической технике (системах солнечных панелей) из-за их универсальности и низкой стоимости. В частности, они желательны для использования в люминесцентных солнечных концентраторах (LSC), которые представляют собой устройства управления фотонами, служащие альтернативой системам концентрации солнечного излучения на основе оптики.

LSC изготовлены из прозрачных материалов, содержащих излучатели, такие как квантовые точки.Они концентрируют солнечное излучение, поглощаемое с большой площади, на значительно меньший солнечный элемент, объясняет Виктор Кильмов, один из авторов исследования. Одним из захватывающих применений LSC является потенциал для разработки фотоэлектрических окон, которые могут превращать здания в фабрики по производству энергии.

Хотя квантовые точки являются высокоэффективными излучателями, их небольшой стоксов сдвиг (наличие перекрытия между излучением и поглощением) означает, что часть излучаемого света повторно поглощается точками, что приводит к потерям излучения и, следовательно, к общим проблемам эффективности.

Чтобы решить эту проблему, команда создала гигантские квантовые точки, созданные методом стоксова сдвига, состоящие из оболочки из селенида кадмия (CdSe), которая поглощает свет, и ядра из сульфида кадмия (CdS), ответственного за излучение света. Это разделение поглощения и излучения привело к значительному снижению потерь на повторное поглощение, которые ранее вызывали неэффективность. Затем точки были включены в матрицу из высококачественного полиметилметакрилата (ПММА), и спектроскопический анализ показал, что потери на повторное поглощение были минимальными на расстоянии в десятки сантиметров.

Включение квантовых точек в эту матрицу из ПММА не относится к конкретному типу квантовых точек; это означает, что его можно применять к нанокристаллам разного размера, состоящим из различных материалов. Таким образом, эта технология представляет собой перспективную платформу материалов.

Могут ли нано-точки затмить современные солнечные элементы?

Поделись
Артикул

Вы можете поделиться этой статьей под Атрибуцией 4.0 Международная лицензия.

Эти плоские стеклянные солнечные панели на крыше вашего соседа могут стать более эффективными благодаря новому классу наночастиц, чувствительных к солнечным лучам.

Эта новая форма твердых, стабильных светочувствительных наночастиц, называемых коллоидными квантовыми точками, может привести к более дешевым и гибким солнечным элементам, а также к лучшим газовым датчикам, инфракрасным лазерам, инфракрасным светоизлучающим диодам и многому другому.Работа появляется в Nature Materials .

[связанные]

Сбор солнечного света с помощью этих крошечных коллоидных квантовых точек зависит от двух типов полупроводников: n-типа, богатого электронами, и p-типа, бедного электронами. Эта проблема? На воздухе материалы n-типа связываются с атомами кислорода, отдают свои электроны и превращаются в p-типа.

Постдокторский исследователь Чжиджун Нин, профессор Тед Сарджент и их коллеги смоделировали и продемонстрировали новый материал коллоидных квантовых точек n-типа, который не связывает кислород при воздействии воздуха.

Одновременное поддержание стабильных слоев n- и p-типа не только повышает эффективность поглощения света, но и открывает мир новых оптоэлектронных устройств, использующих лучшие свойства как света, так и электричества. Для обычного человека это означает более сложные метеорологические спутники, пульты дистанционного управления, спутниковую связь или детекторы загрязнения.

«Это материальная инновация, это первая часть, и с помощью этого нового материала мы можем создавать новые конструкции устройств», — говорит Нин.«Йодид является почти идеальным лигандом для этих квантовых солнечных элементов с высокой эффективностью и стабильностью на воздухе — никто не продемонстрировал этого раньше».

Новый гибридный материал n- и p-типа

Ning достиг эффективности преобразования солнечной энергии до восьми процентов — это один из лучших результатов, о которых сообщалось на сегодняшний день.

Но улучшенная производительность — это только начало новой архитектуры солнечных элементов на основе квантовых точек. Мощные маленькие точки можно смешивать с чернилами и рисовать или печатать на тонких гибких поверхностях, таких как кровельная черепица, что резко снижает стоимость и доступность солнечной энергии для миллионов людей.

«Область фотогальваники на основе коллоидных квантовых точек требует постоянного улучшения абсолютной производительности или эффективности преобразования энергии», — говорит Сарджент. «Область быстро развивалась и продолжает развиваться, но нам нужно работать над тем, чтобы довести производительность до коммерчески привлекательного уровня».

Это исследование было проведено в сотрудничестве с Университетом Далхаузи, Университетом науки и технологий имени короля Абдуллы и Университетом науки и технологий Хуачжун.

Источник: Университет Торонто

Солнечные элементы

с квантовыми точками видят новый прогресс в эффективности как будущее солнечной энергетики

Развитие солнечной технологии с квантовыми точками имеет важное значение для будущего солнечной промышленности, поскольку это будет более дешевый вариант, но улучшит общее энергопотребление.По мере того, как различные исследователи изучают этот вариант, рынок растет, поскольку компании начинают рассматривать это новшество как близкую реальность.

В феврале в Университете Квинсленда ученые добились прогресса в технологии квантовых точек, достигнув эффективности 16,6%. Это улучшило бы показатели устройства на 25% и было сделано путем синтеза солнечного элемента с квантовыми точками из галогенида перовскита. Директор Центра наноматериалов в Университете Квинсленда, Ляньчжоу Ван, сказал, что это усовершенствование этой технологии показывает «разницу между технологией солнечных элементов с квантовыми точками, являющейся захватывающей «перспективой» и коммерческой жизнеспособностью».Ляньчжоу Ван и его коллеги также подчеркивают тот факт, что этот вариант солнечного элемента с квантовыми точками имеет недорогие материалы и производство, поскольку в нем используется процесс печати при комнатной температуре.

В то время как QD предлагался в течение многих лет как способ улучшить элементы и обойти затраты, связанные с дополнительным выделением тепла, наблюдаемым в традиционных солнечных элементах. В публикации 2015 года доктор Халил Эбрахим Джасим, доцент кафедры фотоники Бахрейнского университета, утверждает, что податливая природа квантовых точек более эффективна в процессе термализации.Выделение тепла более контролируемо, и использование многих из них обходится компании гораздо дешевле ( Солнечные элементы с квантовыми точками). По мнению других исследователей, солнечные элементы с квантовыми точками могут преобразовывать более 65% инфракрасной энергии по сравнению с 33% в стандартных моделях (Alt Energy Mag).

Одной из компаний, стремящихся к долгосрочному использованию технологии квантовых точек для устойчивой солнечной энергетики, является QD Solar.

Компания QD Solar, дочерняя компания Университета Торонто, представила свои передовые солнечные элементы, сочетающие эффективные кремниевые модели с технологией коллоидных квантовых точек, заявив, что они первыми использовали недорогую модель.Их общей целью является дальнейшее развитие КТ для производства электроэнергии из инфракрасной и видимой частей солнечного спектра (QD Solar Inc). По данным Optics, QD Solar в последний раз получала первоначальное финансирование в 2017 году от нидерландской DSM Venturing, KAUST из Саудовской Аравии и канадской MaRS Innovation на общую сумму около 7 миллионов долларов. Инвесторы в солнечную энергетику должны помнить о QD Solar как о потенциальном игроке в ближайшие месяцы в качестве поставщика более крупных коммерческих имен.

Ключевыми предыдущими проблемами при разработке этой технологии квантовых точек были шероховатость и нестабильность, которые будут иметь решающее значение для солнечной промышленности.В этой новой версии от Университета Квинсленда ячейка сохранила 94% своей первоначальной эффективности после 600 часов при постоянном освещении одним солнцем.

Однако ранее в этом месяце группа исследователей из Лос-Аламосской национальной лаборатории заявила, что разработала солнечный элемент с квантовыми точками без токсичных элементов. Также утверждается, что эта ячейка имеет эффективность преобразования от 9% до 10%. Они использовали легированные цинком коллоидные полупроводниковые квантовые точки в пористой пленке диоксида титана внутри солнечного элемента из меди, индия и селена.

Важность наблюдения за такими компаниями, как QD Solar, заключается в быстром глобальном росте, который наблюдается в связи со сбором инфракрасного света для использования в преобразовании с помощью технологии квантовых точек.

Leave a Reply

Ваш адрес email не будет опубликован.

2019 © Все права защищены.