Органічні сонячні батареї - це фотоелектричні пристрої, які використовують органічні матеріали, такі як полімери та молекули вуглецю, для перетворення сонячної енергії в електрику. На відміну від звичайних кремнієвих сонячних панелей, ці органічні панелі мають кілька ключових переваг: вони гнучкі, легкі та дешевші у виробництві. У цій статті ми детально дослідимо фотоелементи, виготовлені з органічних матеріалів, його переваги, обмеження, приклади застосування та останні досягнення, включаючи інновації китайських вчених, які підвищили його ефективність.
Органічні фотоелементи: екологічна інновація
Органічні сонячні батареї представляють собою більш стійку пропозицію, ніж традиційні фотоелектричні технології на основі кремнію. Є надія, що в майбутньому вони зможуть ефективно конкурувати як відновлювана альтернатива викопному паливу. Вони використовують полімери та органічні молекули як напівпровідники для захоплення та генерування сонячного світла чиста електрична енергія.
Перевага цих елементів полягає в тому, що їх можна виготовляти на гнучких підкладках, таких як пластик або метал, що розширює можливості їх застосування. Фактично, вони ідеально підходять для вигнутих або рухомих поверхонь, якість, яка долає структурні обмеження твердих силіконових панелей. Крім того, процес його виробництва є більш економічним, оскільки не вимагає високих температур або складних процесів очищення неорганічних матеріалів, таких як кремній.
Однак існує ключова проблема: ефективність органічних сонячних елементів історично нижча, ніж їх кремнієві аналоги, хоча нещодавні досягнення — наприклад, досягнуті китайською командою — починають усувати цю прогалину.
Використання органічних сонячних батарей в Іспанії
В Іспанії, хоча органічні сонячні батареї ще не широко використовуються через їх нижчу ефективність порівняно з кремнієвими сонячними елементами, досліджується все більше і більше малопотужних застосувань. Цей тип комірок має величезний потенціал у портативних пристроях, датчиках і системах з низьким споживанням енергії.
- Носимі електронні пристрої: від мобільних телефонів до смарт-годинників, органічні сонячні батареї можуть живити невеликі пристрої, зменшуючи нашу залежність від традиційних електричних мереж.
- Датчики з низьким рівнем споживання: датчики розробляються для вимірювання та контролю різноманітних процесів у таких різноманітних сферах, як медицина та моніторинг навколишнього середовища.
- Освітлення: сонячні вуличні ліхтарі та дорожні знаки, які використовують сонячну енергію, пропонують більше екологічних альтернатив у міському середовищі.
- Застосування в обороні: портативні сонячні батареї інтегруються у військове обладнання, забезпечуючи живлення датчиків і комунікаційних пристроїв у віддаленій місцевості.
Плюси і мінуси органічних сонячних панелей
Чи можуть органічні сонячні елементи конкурувати на світовому енергетичному ринку? Нижче ми досліджуємо компіляцію його основних переваги та недоліки:
Переваги органічних сонячних батарей:
- Зниження витрат: Ці елементи дешевші у виробництві порівняно з кремнієвими, що робить їх економічним варіантом для масового застосування.
- Гнучкість: Вони дозволяють чудово адаптуватися до нерівних поверхонь, що значно розширює діапазон можливих застосувань (вигнуті дахи та навіть одяг).
- Менший вплив на навколишнє середовище: Оскільки органічні сонячні батареї не використовують такі матеріали, як кремній, виробництво якого передбачає енергоємні процеси, вони мають менший екологічний слід.
- Простота виробництва: Ці осередки можна виробляти у великому масштабі за допомогою таких методів друку, як нанесення покриття на рулон або бобіну (R2R), що сприяє масовому виробництву за низькою ціною.
- Міцність: Останні дослідження показують, що ці клітини мають значну стійкість до деградації через сонячне випромінювання та старіння.
Недоліки органічних сонячних батарей:
- Нижча ефективність: Незважаючи на те, що вони значно покращилися, середня ефективність органічних сонячних елементів все ще нижча, ніж у кремнієвих. Деякі версії сягають 20%, але ще є куди вдосконалюватися.
- Обмежена термічна стабільність: Ці елементи мають нижчу стійкість до екстремальних температур і вологості порівняно з кремнієвими елементами, що може обмежити їх застосування в суворих умовах.
- Світлочутливість: Його продуктивність знижується в умовах слабкого освітлення, що може бути проблематичним у місцях із низьким сонячним випромінюванням або взимку.
Провідні бренди органічних сонячних панелей в Іспанії
Ринок органічних сонячних батарей все ще розвивається. Проте кілька брендів уже почали досліджувати свій потенціал у Європі, зокрема в Іспанії. Нижче ми представляємо деякі з найбільш помітних з них:
- броня: французька компанія, яка виробляє гнучкі та легкі органічні сонячні батареї за технологією тонкої плівки. Ці панелі ідеально підходять для легких промислових і житлових приміщень.
- Геліатек: Німецька компанія, яка займає передові позиції в галузі органічної фотоелектричної енергії, пропонує рішення для інтеграції в будівлі та інші архітектурні об’єкти.
- OPVIUS: Заснована в Німеччині, вона спеціалізується на виробництві дуже гнучких органічних сонячних батарей, ідеальних для інтеграції в портативну електроніку та транспортні додатки.
- Saule Technologies: польська компанія піонер у розробці недорогих органічних сонячних елементів, зосереджених на застосуванні для електронних пристроїв та архітектури.
Яка ціна органічних сонячних батарей?
Вартість органічних сонячних елементів залежить від виробника, ефективності та кількості куплених елементів. Однак вони, як правило, дешевші за кремнієві елементи. Ось деякі приблизні ціни на основі відомих брендів:
- броня: вони коливаються від 0,4 до 1,0 євро/Вт, що робить їх економічним варіантом із низьким впливом на навколишнє середовище.
- Геліатек: його вдосконалені рішення знаходяться в ціновому діапазоні від 0,7 до 1,0 євро/Вт.
- OPVIUS: Хоча ціни можуть відрізнятися залежно від індивідуальних рішень, зазвичай вони становлять від 0,6 до 1,5 євро/Вт.
- Saule Technologies: Ця компанія пропонує продукти, ціна яких коливається від 1,0 до 2,0 євро/Вт, що робить можливим ширше впровадження цих технологій.
Нещодавно розроблена китайськими вченими молекула вирішує його важливий недолік
Значний прорив в ефективності органічних сонячних батарей був зроблений завдяки вченим Уханьського технологічного університету в Китаї. Вперше органічна сонячна батарея досягла ефективності понад 20%, наближаючись до рівня кремнієвих елементів. Цей прогрес, заснований на створенні нової молекули, наз L8-ThCl, може стати каталізатором більшого впровадження цієї технології.
Ці елементи використовують інноваційну внутрішню структуру, яка оптимізує рух електронів через напівпровідникові шари. Нова молекула дозволяє краще вловлювати сонячне світло і, отже, ефективніше перетворювати його в електрику. Це робить органічні сонячні елементи життєздатними для більш широких застосувань, включаючи вигнуті поверхні та мобільні пристрої.
Важливість цього нововведення неможливо недооцінити. Досі основною перешкодою для масового впровадження органічних сонячних батарей була їх низька ефективність. Завдяки цьому прогресу органічні елементи не тільки стають більш конкурентоспроможними, але й зберігають переваги низької вартості та гнучкості, що робить їх ідеальними для майбутніх застосувань в архітектурі, транспорті та електронних пристроях.
Ми сподіваємося, що завдяки цій інформації ви краще зрозумієте, як органічні сонячні батареї можуть революціонізувати майбутнє відновлюваної енергії.