13:51 Голографические солнечные батареи препарируют свет перед потреблением | |
Как пишет Prism Solar, идея использования принципов голографии (подробнее о ней вы можете прочесть здесь) для концентрации света в устройствах для солнечной энергетики дискутировалась в технической литературе ещё с начала 1980-х. Но в наши дни именно Prism Solar довела эту сырую идею до ума, а главное – до продукта, готового к массовому производству. Первый прототип коммерческой голографической солнечной батареи (фото с сайта nrel. gov).Сердце новой солнечной панели - плоский голографический концентратор (Holographic Planar Concentrator - HPC). Это голограмма (голографическая плёнка), зажатая между двумя слоями стекла. На плёнке при помощи лазера выполнены невидимые для глаза "узоры" интерференции, рассчитанные определённым образом. Зачем они нужны? Дело в том, что эта голограмма словно вырезает из солнечного спектра частоты, которые наиболее сильно воздействуют на фотоэлектрическую батарею, а далее – плёнка отражает нужные волны дальше. Собственно, батарея нового типа представляет собой чередующиеся полоски, как у тельняшки: полоска голограммы – полоска фотоэлектрической батареи и так далее. Нужные лучи, за счёт многократного отражения от голограммы и от внутренней поверхности наружного стекла, концентрируются и направляются на участки между голограммами, где с обратной стороны стеклянного "бутерброда" закреплены, собственно, фотоэлектрические панели. Концентрация света здесь достигается не столь высокая, как в системах с зеркалами, призмами или линзами – всего-то до 10 раз. Зато, в отличие от упомянутых старых типов концентраторов, HPC обладает недюжинными достоинствами. Это лёгкость и минимальная толщина. Это селекция света по частотам ("тепловая" часть спектра на фотоячейки не попадает), приводящая к высокой отдаче фотоэлектрических преобразователей без их перегрева. И без всяких вентиляторов, заметьте. А ведь в случае с зеркалами и линзами принудительное охлаждение кремниевых панелей – непременное условие их работы, там-то концентрация солнечного света достигает 100 и более раз, да ещё и концентрируется - весь спектр. Разрез голографической фотоэлектрической батареи. Толщина каждого из двух слоёв стекла - 3,2 миллиметра (жёлтый цвет), толщина голографической плёнки - 7 микрон (оранжевый). Синим показана фотоэлектрическая ячейка. Стрелки - направление солнечных лучей. Благодаря сложной голограмме свет будет правильно отражаться и попадать на фотоэлектрическую ячейку не только при падении по нормали к поверхности, но и в довольно широком диапазоне углов (иллюстрация с сайта nrel. gov).По сравнению с солнечными батареями без концентраторов, здесь для получения одного ватта требуется на 50-85% меньше кремния, что является одним из условий необычайно низкой цены голографических панелей. Да к тому же и сами голографические плёнки также намного дешевле больших зеркал или линз. Есть здесь и ещё одно весьма интересное преимущество. Применённая в HPC голограмма – мультиплексная. Фактически – это огромное количество голограмм, наложенных одна на другую и "работающих" при падении на них солнечного света под своим, индивидуальным углом. Такое решение позволяет получить высокую отдачу панели без поворота её вслед за Солнцем – просто при каждом его положении на небе, в пределах какого-то угла, задачу сбора и направления света на фотоэлектрические ячейки решает одна из этих голограмм. А отсутствие механизма поворота – ещё несколько центов на весах экономии. К тому же, такую панель можно монтировать непосредственно на крыше. Так выглядит 25-ваттный модуль от Prism Solar. Как видим, собственно фотоэлектрические преобразователи занимают меньшую долю общей площади, но промежутки между ними, которые лишь выглядят как простое стекло - вовсе не лишние (фото с сайта nrel. gov). Но это всё – теория. А что с практикой? В конце этого года Prism Solar намерена начать серийный выпуск своих голографических батарей по весьма привлекательной цене $2,4 за ватт, что примерно в 1,5-2 раза дешевле самых массовых на рынке "обычных" батарей на основе кристаллического кремния (примерно $3,2-4 за ватт).Более того, второе поколение голографических батарей компания обещает сделать ещё дешевле – $1,5 за ватт (они появятся через несколько лет). А это тем более - опасный конкурент для других источников энергии (в районах, где много солнечных дней в году, разумеется).Пока первые образцы таких батарей проходят испытания в лаборатории возобновляемых источников энергии Министерства энергетики США (National Renewable Energy Laboratory), а также – в ряде районов Америки и Японии. Серийное же производство – не за горами. И это должен быть успешный продукт. Глава Prism Solar Рик Левандовски (Rick Lewandowski) называет концентратор HPC "более элегантным решением", чем линзы и зеркала, позволяющим, так же, как и они, снизить расход кремния на одну панель заданной мощности. Но при этом - сохранить толщину, лёгкость и конструктивную простоту обычных солнечных панелей. А частичная прозрачность новинки позволит встраивать её в стёкла: например, в окнах чердачных помещений или в декоративных дверях. Ещё один маленький плюсик. Компания получила на HPC два американских патента (смотрите здесь и здесь) и намерена ещё получить ряд дополнительных. Так что, наряду с наукой, разработчики этих необычных солнечных панелей позаботились и о коммерции. А ведь это и будет момент истины, способный проверить на прочность любые красивые идеи. Статья о науки и техники получена: Membrana. ru | |
|
Другие новости:
Раскопки в пещере принесут улики по делу древних хоббитов |
Orbital Ascender: двухкилометровый дирижабль выходит в космос |
Гусеница с лыжей гоняют по снегу велосипед без колёс |
Притяжение Магнитки |
Кто же придумал новый iMac? |
Всего комментариев: 0 | |