НИИИТ
Научно-исследовательский институт инновационных технологий
Печатная электроника
Лаборатория печатной электроники
Генератор идей
Если у Вас есть идеи по
применению печатной электроники,
напишите нам об этом
Отправить

Солнечные элементы

Гибкие солнечные элементы, в сравнении с «классическими» кристаллическими элементами обладают как недостатками (основной из которых – меньший коэффициент преобразования солнечного света), так и неоспоримыми преимуществами. Преимущества легкости, гибкости и сжимаемости, прозрачности, низкотемпературной технологии нанесения на различные основания и другие позволяют говорить о широком классе применений и универсальности таких солнечных элементов. Ведь при такой технологии из любой стены, окна, куртки, крыши машины или другой поверхности можно сделать солнечный элемент. А рулонные технологии позволяют производить такие элементы целыми катушками, которые достаточно просто раскатать на крыше дома. Описание всех подобных применений, общих требований к технологии, основаниям и материалам, параметрам, получаемым на выходе, прочих важных и интересных подробностях Вы найдете в данном разделе, а так же в разделе «Конечные изделия – Солнечная энергетика» .

Подробнее

На текущий момент печатные элементы обладают меньшим КПД преобразования солнечной энергии по сравнению с «классическими» кремниевыми и другими кристаллическими солнечными элементами. Эффективность преобразования солнечной энергии различными типами солнечных элементов, включая печатные, приведена на рисунке 1. Печатные солнечные элементы развиваются наиболее динамично и демонстрируют существенный рывок в развитии в последние 5-7 лет.

Рисунок 1 – Эффективность преобразования солнечной энергии различными типами элементов. Источник: NREL

Полимерные гибкие солнечные батареи, выполненные по печатной технологии – это пленка, которая состоит из активного слоя (полимера), электродов из алюминия и прозрачного ITO, гибкой органической подложки и защитного слоя. Более подробная структура реального образца полимерного солнечного элемента представлена на рисунке 2. На правых снимках рисунка 2 приведены изображения структуры элемента, полученные на аналитическом электронном микроскопе (АЭМ) и просвечивающем электронном микроскопе (ПЭМ).

Рисунок 2 – Структура печатного солнечного элемента

Достоинством таких фотоэлементов можно считать компактность, легкость и гибкость. Основным недостатком, как уже отмечалось, является их низкий КПД. Максимальное значение КПД полимерных элементов, которого удалось добиться при освещенности 0,2 ватта на см2 - это 6,5%. У лучших кремниевых элементов это значение достигает более 40%. Но такая оценка верна лишь отчасти. Указанные значения преобразования солнечной энергии для кремниевых элементов достижимы для малых партий и лабораторных образцов. Предлагаемые на рынке изделия имеют коэффициент преобразования солнечного света в пределах 15%. Разница в 2 раза - довольно существенна, но динамика развития «классических» элементов замедляется, а гибкие печатные солнечные батареи продолжают активно совершенствоваться. Совсем недавно появилась новость, что одна из фирм изготовила органическую солнечную ячейку с коэффициентом преобразования солнечной энергии 12% – см. рисунок 3. Это позволяет надеяться на то, что в ближайшие годы коэффициент преобразования гибких печатных фотоэлементов станет соизмерим с аналогичными параметрами кремниевых элементов, и такие изделия станут доступными на рынке.

Рисунок 3 – Органический солнечный элемент. Источник: Heliatek

Для изготовления солнечных элементов по печатным технологиям оптимально использование рулонных систем печати. В результате рулонной печати солнечной батареи формируется фотопреобразующая структура на основании с защитным (инкапсулирующим) слоем. Реализация одной из таких батарей на алюминиевом основании приведена на рисунке 4. Суммарная толщина слоев, нанесенных на алюминиевое основание, не превышает 2 мкм.

Рисунок 4 – Пример структуры солнечного элемента, реализованного по рулонной технологии (CIGS – соединение меди, индия, галия и селенида; ФВ пленка – фотовольтаическая пленка)

 
Статьи по теме
Новые горизонты солнечной энергетики
Новые горизонты солнечной энергетики
В данной статье мы более подробно рассмотрим сами солнечные элементы, сравним «классические» кристаллические элементы и полимерные, с помощью которых удается достигнуть гибкости и легкости конечных изделий. Диапазон применений таких батарей позволяет говорить о новых нишах их применений.Солнечная энергетика, Солнечные элементы )
скачать в формате pdf
Фотоэлементы на основе пластика
Фотоэлементы на основе пластика
На настоящем этапе развития человечества проблема получения достаточного количества энергии является одной из основных глобальных проблем. Беспрецедентно растущие цены на сырьевые энергоресурсы заставляют предпринимателей и даже целые страны стремиться к энергетической независимости.Солнечная энергетика, Солнечные элементы )
скачать в формате pdf
Какие барьеры преодолеют печатные солнечные элементы
Какие барьеры преодолеют печатные солнечные элементы

В статье «Новые горизонты солнечной энергетики» (информационный бюллетень «Поверхностный монтаж» № 2 (99), март 2013) были рассмотрены общие перспективы и специфика развития солнечной энергетики. В данной статье мы более подробно рассмотрим сами солнечные элементы, сравним «классические» кристаллические элементы и полимерные, с помощью которых удается достигнуть гибкости и легкости конечных изделий. Диапазон применений таких батарей позволяет говорить о новых нишах их применений.

Солнечная энергетика, Солнечные элементы )
скачать в формате pdf
Новости по теме
26 Декабря 2013
Ученые из Solliance, международного союза исследований солнечных батарей из тонких пленок, создали первую в мире органическую фотовольтаическую батарею (OPV), которая изготовлена только струйными методами печати. Процесс, позволяющий создавать гибкие ячейки, основания и структуры, идеален для разработки продуктов и прототипирования. Более того, позволяет создавать эффективное, легко перенастраиваемое производство.Солнечная энергетика, Струйная печать, Солнечные элементы )
6 Февраля 2013
Компания Heliatek GmbH, являющаяся одним из лидеров в области разработки и производства органических солнечных элементов, объявила о создании элемента с коэффициентом преобразования 12%.Солнечные элементы )
12 Декабря 2012
Говоря о гибких солнечных батареях, многие подразумевают применение технологий органической фотовольтаики, но это не всегда верно. Согласно отчету «Тонкие пленки в фотовольтаике и батареях 2012-2022» IDTechEx (www.idtechex.com/pv) ожидается, что гибкие солнечные батареи на основе CIGS (Cu(In,Ga)Se2) в 2012 году будут обладать мощностью до 70 МВт, а к 2017 году достигнут мощности более 240 МВт.Солнечные элементы )
8 Ноября 2012
Ученые Стэнфордского университета изготовили первую солнечную батарею, сделанную полностью из углерода. Это многообещающая альтернатива дорогим материалам, используемым сегодня в фотовольтаических устройствах.Солнечные элементы )
21 Сентября 2011
Хемницким техническим университетом представлены солнечные батареи, напечатанные на обычной бумаге. В технологии, получившей название 3PV (printed paper photovoltaics – солнечные батареи, напечатанные на бумаге), используются такие традиционные методы печати, как глубокая, флексографская и офсетная, и основания, как для журналов, постеров, упаковок.Солнечные элементы )
9 Июня 2011
Легко ламинируемые на стекла, солнечные батареи были установлены на обращенных на юг и восток навесных стенах из стекла в здании компании Konarka в Нью Бедфорде, штат Массачусетс.Солнечные элементы )
28 Января 2011
Исследователи компании New Energy Technologies, занимающиеся разработкой прозрачных солнечных элементов, наносимых на оконные стекла, достигли значительного успеха, способного привести к замене используемых ранее материалов, подверженных разрушению и деградации.Солнечные элементы )
13 Января 2011
На прошедшей в 2010 году конференции ISOS-3, посвященной органическим солнечным элементам, гибкий органический солнечный элемент, разработанный Хольст-Центром, партнером ЗАО Предприятие Остек, был удостоен награды «Устройство года».Солнечные элементы )