Для носимой электроники создали гибкие и эффективные солнечные панели
Ученые из Японии и США разработали гибкие солнечные панели, способные преобразовывать света в энергию с КПД до 10 процентов и сохраняющие эффективность при нагревании до 100 градусов Цельсия, сообщают разработчики в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Исследователи постоянно работают над улучшением солнечных панелей, но, как правило, такие улучшения направлены на повышение КПД или снижение стоимости панелей, хотя существует множество других факторов, влияющих на их применимость. В частности, для использования в качестве источника энергии в носимых устройствах или умной одежде панели должны выдерживать постоянные механические нагрузки, а также быть гибкими и эластичными.
Ученые под руководством Такао Сомэя (Takao Someya) из японского Института физико-химических исследований (RIKEN) разработали органические солнечные панели с высокой для такого класса устройств эффективностью, а также гибкостью и способностью длительно работать в условиях высоких температур. Панель представляет собой пленку толщиной в три микрометра. Около трети микрометра занимают несколько слоев, ответственных за выработку энергии. Они изолированы от окружающей среды с помощью слоев парилена и тефлона с одной стороны и полиимида с другой. Они защищают основную часть солнечной панели от воздействия тепла и не лишают устройства гибкости.
Исследователи создали большое количество прототипов и протестировали их свойства. Некоторые прототипы показали десятипроцентную эффективность преобразования солнечной энергии в электричество. Для сравнения, рекордный показатель для органических солнечных панелей с жесткой подложкой
13,1 процента. Помимо этого исследователи протестировали устойчивость панелей к нагреванию. Испытания показали, что эффективность устройства не падает при четырехчасовой выдержке при ста градусах Цельсия. Также они протестировали его при стандартных условиях для тестирования органических солнечных панелей. Выяснилось, что эффективность устройства падает на 20 процентов после более чем 500-часовой выдержки при 85 градусах Цельсия.
Разработчики продемонстрировали, что солнечную панель можно наносить с помощью термоплавкого клея или пленки на различные гибкие поверхности, например, ткань. При этом сама солнечная панель не теряет своих свойств, несмотря на нагревание при нанесении.
В прошлом году группа ученых под руководством Такао Сомэя
другие гибкие органические солнечные панели. В отличие от новой разработки они способны выдерживать погружение в воду, но обладают меньшей эффективностью преобразования солнечного света в электричество — 7,9 процента.
Григорий Копиев
В прошедшем году 38 процентов электроэнергии в Евросоюзе было получено из возобновляемых источников, сообщается в совместном докладе центров по изучению энергетики и климата Ember (Великобритания) и Agora Energiewende (Германия). Это больше, чем доля электроэнергии, полученной сжиганием газа и угля (37 процентов) и с помощью атомных электростанций (25 процентов). Таким образом, возобновляемая энергетика впервые в истории стала главным источником электричества в Евросоюзе. В конце 2020 года на заседании Европейской Комиссии было принято новое соглашение — к 2030 году уменьшить выбросы углекислого газа на 55 процентов по сравнению с уровнем 1990 года. Эти обязательства жестче, чем предыдущие, принятые в 2014 году — тогда планировалось уменьшить выбросы всего на 40 процентов к тому же сроку. Чтобы выполнить обязательства, страны Евросоюза постепенно отказываются от газовых и угольных электростанций и активно развивают возобновляемую энергетику. Минувший год был для европейской энергетики необычным из-за пандемии ковида, однако ее влияние в итоге оказалось слабее, чем можно было ожидать. Общее потребления электричества в Европе упало всего на 4 процента — на пике карантина в апреле и мае наблюдалось падение на 13 процентов, но уже к началу зимы потребление вернулось к уровню 2019 года. Развитие возобновляемой энергетики в Европе тоже продолжилось, несмотря на пандемию: в 2020 году были введены в эксплуатацию новые солнечные и ветряные электростанции, и выработка электричества суммарно увеличилась на 51 тераватт-час. В результате ветроэнергетика сейчас обеспечивает 14 процентов производства электричества в Европе, а солнечная энергетика — 5 процентов. Еще 6 процентов европейцы получают сжиганием биотоплива, и 13 процентов от гидроэлектростанций. Суммарный вклад всех четырех направлений возобновляемой энергетики в 2020 году увеличился с 34 до 38 процентов. Самыми экологичными оказались австрийцы: они обеспечивают 79 процентов своего потребления электричества с помощью возобновляемых источников. На втором месте Дания (78 процентов), на третьем — Швеция (68 процентов). Среди «отстающих» — Болгария (19 процентов), Польша (17 процентов) и Чехия (12 процентов).
