01.02.2014

Новый тип бумаги повысит эффективность фотоэлектрических панелей

Новый тип бумаги, произведенный из древесных волокон, имеющих 96%-ую прозрачность, может стать революционным материалом для солнечных панелей нового поколения.

Получаемая из растений бумага является недорогой и экологичной альтернативой традиционно используемому при производстве солнечных панелей пластику.

Однако наиболее важным преимуществом являются оптические свойства материала, практически идеальный компромисс между оптической прозрачностью и «дымчатостью» (мутностью, способностью рассеивать свет), так часто компрометирующей большинство материалов.

Команда исследователей из Университета Мериленда (University of Maryland), Технологического Университета Южного Китая (South China University of Technology) и Университета Линкольн в Небраске (University of Nebraska-Lincoln) опубликовали статью о новом материале в последнем номере Nano Letters – научном журнале Американского Химического Общества.

По словам ученых, производительность фотоэлектрической ячейки выигрывает, если материал обладает как высокой прозрачностью, так и дымчатостью, позволяя свету легко проходить через него и в то же время хорошо рассеивать, увеличивая поглощение света внутри материала.

Но на данный момент большинство прозрачных материалов (прозрачностью выше 90%) обладают крайне низкой рассеивающей способностью (менее 20%).

Новая бумага обладает сверхвысокой прозрачностью (более 96%) и сверхвысокими показателями рассеивания (выше 60%), что является наивысшим показателем среди прозрачных материалов.

Основной причиной такой невероятной комбинации свойств этой бумаги является нанопористая структура. Обычая бумага, произведенная из древесных волокон, имеет крайне низкую прозрачность из-за наличия микрополостей в ее пористой структуре, вызывающих сильное рассеивание света. В новой бумаге эти микрополости удалены с целью повышения прозрачности. Для достижения этого исследователи использовали процесс, называющийся ТЕМРО, для ослабления водородных связей между микроволокнами, из которых состоят древесные волокна, что привело к получению тяжелой, сильно уплотненной структуры, содержащей нанопоры вместо микропор.

«Новую бумагу производят из материалов с «тонкой» структурой, которые хорошо уплотняются до образования нанопористой структуры для достижения высоких показателей прозрачности и рассеивания», - говорит Лиангбинг Ху, соавтор, ассистент профессора в департаменте Материаловедения и Инжиниринга (Department of Materials Science and Engineering) Университета Мериленда.

Для проведения испытаний с использованием нового материала в солнечных панелях исследователи нанесли бумагу на кремниевую пластину. В результате экспериментов было обнаружено увеличение эффективности солнечной панели на 10%. Более того, из-за простоты процесса нанесения такого покрытия уже установленные и эксплуатируемые панели могут быть модернизированы для повышения эффективности при помощи дополнительного слоя бумаги.

Несмотря на то, что существуют и другие виды бумаги из нановолокон, этот материал обладает лучшими свойствами и требует меньше затрат на производство. С такими преимуществами новая бумага предлагает простой и недорогой способ поднятия эффективности солнечных панелей, солнечных крыш и солнечных окон.

Источники:

1. facepla.net