Сегодня много говорится о том, как перевести автомобили на другой, более чистый и менее затратный источник питания, чем бензин, дизельное топливо или даже газ. В качестве одного из вариантов часто рассматривают солнцемобили (электромобили, работающие на солнечных батареях). При кажущейся простоте идеи и сами солнцемобили, и — особенно! — солнечные батареи, от которых они запитываются – не так просты.
Итак, солнцемобили – это вид электромобильного транспорта, функционирование которого обеспечивается энергией солнца. Подзарядка аккумуляторов и питание электродвигателей осуществляется за счет использования солнечных батарей. Днем такому транспортному средству достаточно солнечной энергии, а ночью он передвигается как обычный электромобиль.
Человечество давно стремится сделать автомобили экологически чистыми, постоянно разрабатывая и внедряя новые технологии в этой области. Однако электромобили нельзя назвать 100% экологически чистым средством передвижения. Ведь как для подзарядки их аккумуляторов необходима энергия, поступающая от электростанций, косвенно вредящих окружающей среде. Солнце же является возобновляемым источником бесплатной энергии.
Датский изобретатель Ханс Толструп пересек Австралию с запада на восток на солнцемобиле «Тихий рекордсмен» («Quiet Achiever»), скорость которого достигала всего 20 км/ч.
Однако уже в 1996-м году скорость солнцемобилей удалось значительно увеличить. В 1996 г. солнцемобиль «Мечта» («Dream») смог проехать расстояние, разделяющее Дарвин и Аделаиду (3000 км), на скорости около 90 км/час, преодолевая отдельные участки на 135 км/ч.
В солнцемобилях используются нанокристаллические солнечные батареи или квантовые ячейки, представляющие собой основанные на подложке из кремния батареи, которые преобразуют энергию солнца, и имеют покрытие из нанокристаллов.
Использование коллоидного синтеза для производства квантовых ячеек позволило увеличить ценовую эффективность, пока разработанные ранее методы их создания полагаются на эпитаксиальные процессы, отличающиеся своей дороговизной. Процесс под названием «спин-покрытие» дает возможность получить тонкие плёнки нанокристаллов. Его суть состоит в размещении квантовых ячеек в состоянии раствора на плоском субстрате, который после этого подвергается вращению на высоких скоростях. В результате чего происходит равномерное распределение раствора. Вращение субстрата продолжается до момента, когда будет достигнута желаемая толщина слоя.
Элементы на основе цветосенсибилизированных коллоидных плёнок TiO2 появились в 1991 году. Благодаря эффективному преобразованию световой энергии в энергию электрическую эти фотоэлектрические ячейки оказались многообещающими. Низкая стоимость используемых материалов делает эти элементы перспективными, а также жизнеспособными в коммерческом плане возобновляемыми источниками энергии.
Существуют также элементы, основанные на органических полимерах. Хотя исследователям пока не удалось добиться в этой сфере существенного прогресса, элементы на основе фотоэлектричества могут обладать в будущем значимыми преимуществами: механической подвижностью (квантовые ячейки, основанные на полимерных композитах) и низкой стоимостью производимой «чистой» энергии.
Солнечные батареи на базе полимеров являются разновидностью солнечных батарей, которые способны преобразовывать солнечный свет в электричество. Эта технология относительно нова, она активно изучается в университетах, компаниях и лабораториях по всему миру. Уже были продемонстрированы прототипные устройства, эффективность конверсии энергии которых составляет 5%.
Полимерные солнечные батареи имеют ряд преимуществ перед устройствами, базирующимися на технологии кремниевой: легкость (что существенно для небольших портативных датчиков), доступность, недорогое производство, гибкость, незначительность влияния на окружающую среду. Но при этом их энергетический выход достигает всего четверти выхода кремниевых батарей. Также полимерные солнечные батареи подвержены деградации – наблюдается снижение эффективности под воздействием окружающей среды из-за отсутствия хороших защитных покрытий.
Степень коммерческой конкуренции с устройствами, основанными на обычных кремниевых солнечных батареях, остается на данный момент открытым вопросом. Производство полимерных солнечных батарей малозатратно, однако, производство ячеек на основе кремниевой технологии имеет существенное промышленное преимущество, имея развитую инфраструктуру, используемую в компьютерной индустрии. Хоть положение производителей солнечных батарей и невыгодно из-за постоянной необходимости конкурировать в снабжении кремнием высокого качества с более крупной компьютерной индустрией.
Для этого типа технологий проблемной остается и эффективность. Эффективность обычных кремниевых батарей составляет примерно 20%. Солнечные батареи, имеющие наивысшую эффективность, используются для обеспечения питания космических спутников. Их эффективность в два раза выше показателей обычных кремниевых батарей и достигает 40%.
Метки: альтернативная энергетика, солнечные батареи, электромобиль
