Aurinkoenergian suosio on kasvanut villinä viimeisen vuosikymmenen aikana, ja sen levinneisyys on lisääntynyt noin 40 prosentilla vuodessa. Sen osuus maailman energiakustannuksista on tällä hetkellä noin yksi prosentti.
Asiaan liittyvä sisältö
- Parempien aurinkopaneelien rakentamiseksi käyttämällä japanilaista paperinleikkaustaiteen Kirigamiä
Mutta tekniikka on edelleen kallis. Vaikka aurinkopaneelien hinta on laskenut, asennuskustannukset pysyvät korkeina - jopa 80 prosenttia aurinkopaneelien hankintakustannuksista tulee itse asennuksesta, johon kuuluu painavien paneelien kiinnittäminen usein kalteville pinnoille, kuten katto.
Professori Vladimir Bulović ja hänen MIT-kollegansa Joel Jean ja Annie Wang olivat kiinnostuneita käsittelemään näitä korkeita asennuskustannuksia ja muita ongelmia, kun he aikoivat tehdä ultrakevyt aurinkokenno.
"Jos joku voisi tehdä [aurinkokennosta] erittäin kevyen, voidaan periaatteessa tehdä erittäin suuri aurinkokenno, joka voidaan avata jonkun katolle tai pellolle", Bulović sanoo. "Asennus voi silloin olla yhtä helppoa kuin käärittynä paneelin nidonta katolle."
Bulović ja hänen joukkueensa ovat ottaneet ensimmäisen askeleen kohti tätä tavoitetta. He ovat luoneet aurinkokennon niin kevyestä, että se voi kirjaimellisesti istua saippukuplan huipulla räjähtämättä sitä. Se on vain 2, 3 mikronia paksu tai 1/30 - 1 / 50. ihmisen hiuksen paksuus. Se on niin ohut, että sitä voidaan teoriassa käyttää melkein millä tahansa pinnalla, jopa uskomattoman herkällä - ilmapalloilla, vaatteilla, paperilla ja ihon iholla.
Ryhmä tiesi ultrakevyen aurinkokennon avaimen korvaamalla raskaan substraatin - materiaalin, yleensä lasin, jolle aurinkokennokerrokset muodostetaan - kevyemmällä. Niiden olisi myös käytettävä huoneenlämpöprosessia aurinkokennojen luomiseen, koska perinteisten aurinkokennojen luomiseen käytetty korkean lämpötilan prosessi sulaisi tai vaurioittaisi vaaleampia alustoja.
Materiaali, johon joukkue lopulta asettui konseptin todistuksen vuoksi, oli paryleeni, joustava polymeeri, joka oli samanlainen, mutta paljon ohuempi kuin Saran-kääre. Työskentelemällä lasilevyn huipulla, he kerrosivat erittäin ohut kerros aurinkokennoainetta paryleenin päälle tyhjiökammioon ja sulkivat sen sitten toisella paryleenikerroksella. Sitten he kuorivat aurinkokennovoileivän pois lasilta.
Tuloksena oleva ultrakevyt aurinkokenno voi tuottaa 6 wattia tehoa grammaa kohti, noin 400 kertaa enemmän kuin perinteinen vastine. Uusi prosessi on yksityiskohtaisesti julkaisussa Organic Electronics.
Seuraava vaihe on selvittää, kuinka valmistaa ultrakevyt aurinkokenno suurempina määrinä. Menetelmä, jolla aurinkokennomateriaalia kerrostetaan substraatille, on tällä hetkellä melko hidas, ja sitä on nopeutettava, jotta voidaan tuottaa tehokkaasti suurempia ultrakevyitä aurinkokennoja. Joukkueen on myös testattava tiellä erilaisia substraatteja lujuuden ja kestävyyden suhteen.
"Meidän on todistettava, että se voi toimia tasaisesti muutaman vuoden ajan, kuten kannettaviin sovelluksiin tarvitaan", Bulović sanoo.
Äärimmäisen kevyet aurinkokennot voivat olla hyödyllisiä alueilla, joilla paino on äärimmäisen tärkeää, kuten avaruuskuljetuksissa. Niitä voitiin käyttää tavallisten kodinkoneiden - elektronisen kosketuspaperin, kosketuslevyjen, anturien - virrankäyttöä lisäämättä painoa ja irtotavaraa. Ne voitaisiin myös mahdollisesti yhdistää toiseen Bulovićin innovaatioon - läpinäkyviin aurinkokennoihin - luodakseen melkein näkymättömän virtalähteen melkein mille tahansa pinnalle.
"Tavoitteenamme on kuvailla uudelleen, mikä on aurinkokenno, ja kuvitella uudelleen, mikä aurinkoteknologia voidaan ottaa käyttöön", Bulović sanoo.
Insinööri arvioi, että vie noin vuosikymmen, ennen kuin hänen tiiminsä tekniikka muuttuu valtavirtaiseksi.
"Siirtyäksemme tästä rakenteesta isompaan rakenteeseen voimme varmasti kuvitella, mitä siellä saaminen vaatisi", hän sanoo. ”Tuntemattomia ei ole merkittävää määrää. Edessä olevien tehtävien pitäisi olla voitettavia. ”
