Hur vi tänker om solenergi förändras. Se fler gröna vetenskapsbilder. © iStockphoto.com/narvikk Förnybara energikällor är ett hett ämne på sistone och solenergi kan vara det hetaste - bokstavligen och bildligt. Solenergi är energin från solens strålar, och när den används, det kan förvandlas till el och värme. Det är gott, ren och förnybar.
Solcellstillverkare och leverantörer tror solceller ( PV ) kommer tekniken att producera 15 procent av den energi som USA kommer att konsumera 2020 [källa:National Renewable Energy Laboratory]. Solkraft växer i popularitet runt om i världen:I Japan, bostäder genererade ungefär 80 procent av de totala 1,9 miljoner kilowatt solenergi som producerades under räkenskapsåret som slutade i mars 2008. Japan strävar efter att öka sin solenergi med 40 procent till 2030 [källa:Hall]. Även år 2030, USA:s National Center for Photovoltaics (NCPV) har satt som mål att använda solenergi för att leverera 10 procent av landets kraft under toppgenereringstider, samt leverera solenergi till utländska marknader [källa:Malsch].
Det verkar lätt nog - det finns gott om solljus. Faktiskt, solen ger jorden tillräckligt med solenergi på en timme (4,3 x 1020 joule) för att driva alla våra energibehov under ett år (4,1 x 1020 joule) [källa:Biello]. Men dilemmat genom åren har varit hur man utnyttjar den solenergin och använder den.
Traditionella solpaneler, den typen du ser på hustaken, är kristallina PV -matriser av kisel - solpaneler som består av en samling solceller. På senare tid, tunnfilmssolteknik har blivit älskling för solindustrin. Tunnfilms solceller är gjorda med CIGS (CuIn 1-x Ga x Se 2 ) teknik, och till skillnad från de styva panelerna, de är flexibla och kan användas på andra platser än hustak (på fönster, sidor av byggnader, bilar, datorer, etc.).
Forskare vid Australian National University (ANU) arbetar i samarbete med solföretaget Spark Solar Australia och finska materialföretaget BraggOne Oy för att förändra hur vi tänker och använder solenergi under de kommande tre åren. Prisvärd, riklig solteknik kommer snart till dig.
Innehåll
Nuvarande kommersiella fotovoltaiska (PV) solteknologier förlitar sig på solceller som är gjorda av kisel som har belagts med ett tunt lager kiselnitrat (kiselnitratet fungerar som ett antireflekterande material för att öka cellens soluppsamlingseffektivitet). De är dyra att tillverka av två skäl:De använder väteplasma för att samla solljus och de är gjorda i ett vakuum. Tunnfilms PV-celler använder billigare material men är mer komplexa att göra-och trots de billigare materialen, produktionskomplexiteten motsvarar en dyrare slutprodukt.
Gå in på spray-on solmaterialprojektet. Forskare experimenterar med sätt att ändra hur solceller tillverkas, samt hur man kan öka solcellseffektiviteten.
Fas ett av deras projekt är ett försök att få ner både komplexiteten i tillverkningsprocessen och de därtill hörande höga kostnaderna. Deras nya metod innebär sprutning av solpaneler när de rullar ner ett transportband under produktionen, först med en vätefilm och sedan en antireflekterande film.
Solceller är gjorda av halvledande nanopartiklar som kallas kvantprickar . Dessa kvantprickar blandas med en ledande polymer för att göra en plast. Spray-on solpaneler som består av detta material kan tillverkas för att vara lättare, starkare, renare och i allmänhet billigare än de flesta andra solceller som tillverkas idag. De är de första solcellerna som kan samla inte bara synligt ljus utan infraröda vågor, för.
Fas två i ANU -projektet, i samarbete med det tyska solföretaget GP Solar, kommer att studera sätt att öka effektiviteten hos cellerna. Forskare undersöker hur ytan på en solcell (specifikt det är grovhet) påverkar dess förmåga att samla solenergi. Just nu, solcellernas effektivitet på marknaden är cirka 15 procent. Som jämförelse, de första solcellerna som tillverkades på 1950 -talet konverterade mindre än 4 procent av den insamlade solenergin till användbar kraft [källa:National Renewable Energy Laboratory]. Forskare förutspår att de kan öka den hastigheten med fem gånger de nuvarande siffrorna [källa:Locgren].
Solenergi kan så småningom införlivas i byggnader - inte bara slagna på taket. © iStockphoto.com/ooyoo Solpanel effektivitet, tillverkningsteknik och tillverkningsteknik är viktiga inte bara inom solindustrin utan för dig, konsumenten. Ny teknik och billiga material och produktion betyder mer praktiskt, applikationer varje dag.
För närvarande, tillämpningar av traditionella kommersiella PV-solpaneler och solenergisystem ligger utanför de flesta av oss, bortsett från att fästa stela solpaneler på hustaken i våra hem. PV -teknik används för att driva rymdfarkoster, att föra el till avlägsna byar i utvecklingsländer och att driva avlägsna byggnader (eller allt som kräver elektricitet, verkligen).
Tunnfilms PV-teknik har funnits på marknaden i cirka 15 år eller så och är den solteknologi de flesta av oss har kommit i kontakt med. Var? Om du någonsin har använt en soldriven miniräknare, du har upplevt kraften i tunnfilms solceller. Dess flexibla karaktär gör att den kan gå platser där traditionella paneler inte kan, inklusive i privata hem och elektroniska apparater, men det används också på liknande energiproducerande sätt i byggnader och på avlägsna platser.
Spray-on solpaneler kommer att säljas som en vätgasfilm som kan appliceras som beläggning på material-eventuellt allt från en liten elektronisk enhet till ett nytt sätt att driva en elbils batteri. I likhet med dagens solteknologi, sprutpaneler kan införlivas i byggnaderna själva, inte bara hustak. En dag kan du köpa kläder med solfilm vävd i tyget.
Oavsett hur mycket du vill väva solmaterial i din T-shirt eller täcka ditt hus med solfilm, du kan inte. Det finns inte utanför laboratoriet än. Testning av den nya spray-on PV-tillverkningsprocessen pågår på ANU och kommer inte att vara kommersiellt tillgänglig förrän i slutet av 2011.
Kanske det största marknadsföringshinderet, men är den som står inför solindustrin som helhet:kostnadseffektivitet. Den nuvarande globala ekonomin har alla, inklusive energibolag, skärper sina budgetar. Att investera i solenergiforskning och nya solenergisystem är dyrt, och stigande kostnader är ett hinder för att anta ny teknik.
Efter att ha sett en årlig marknadstillväxt på mer än 30 procent under fyra år, marknaden för solcellspaneler har minskat kraftigt. Branschexperter förutspår att tillväxten kommer att sjunka tillbaka med 15 till 20 procent [källa:Malsch]. Och forskarna som arbetar med ANU -projektet hoppas att genom att sänka tillverkningskostnaderna energibranschen (och konsumenterna) kommer inte att vara rädda för att investera i solenergi.
Med sin nya spray-on produktionsmetod, ANU-forskare uppskattar att en medelstor solcellsproducerande fabrik kan spara ungefär 4 miljoner dollar-minskade tillverkningskostnader som i sin tur kan sänka konsumentpriserna [källa:Stohr]. Vilket innebär att du kan göra dig redo att ta med solenergi in i ditt hem.
Mycket kraftAustraliska företaget Spark Solar, i samarbete med Australian National Universitys spray-on solteknologiprojekt, planerar att bygga en solcellstillverkningsanläggning på 70 miljoner dollar där de årligen kommer att tillverka 19 miljoner solceller. Det räcker för att driva 20, 000 bostäder plus exportera mer än 400 miljoner dollar i solenergi [källa:Evans].
