Опубликовано

Новые солнечные батареи

Кто запретит нам мечтать!

Всё чаще учёными рассматривается вечный двигатель как один из видов альтернативных источников энергии, возобновляемых природой безвозмездно. Если брать точку зрения закона сохранения энергии, тогда такой двигатель невозможен. Но названный закон действует только для замкнутых электрических сетей.

Мы подключаем электроприбор в сеть вилкой двумя проводниками. Подключи один — электротока не будет, потому что цепь не замкнута. А Николо Тесла, сербский учёный, ещё в начале прошлого века продемонстрировал передачу тока по одному проводнику. И был уже на пороге открытия передачи тока вообще без проводов. Тем самым, учёный доказал, что вечный двигатель возможен, но при условии разомкнутой сети.

Тесла одним из первых понял, что Земля и околоземное пространство представляют из себя незамкнутую электрическую сеть. Значит, закон сохранения энергии при такой сети не действует и есть возможность получать из космоса неиссякаемую энергию и приводить в движение вечные двигатели. Впервые воочию учёный продемонстрировал свою идею в 1931 году на бесшумном автомобильном электродвигателе и ездил целую неделю без аккумуляторов и зарядных устройств.

Современники ему не поверили. Учёного обозвали шарлатаном. Типичный пример для любой эпохи, когда человека, опережающего своё время в открытиях или идеях, завистники или шельмуют, или заключают в психушку. Слава Богу, чаша сия миновала Тесла, но ненормальным его считали до конца его дней и шельмованию он подвергался постоянно.

Однако, и поныне есть скептики, не верящие ни в какие чудеса. По их мнению, природные двигатели существуют, но их нельзя назвать «вечными», потому что они не постоянны. Сейчас всё крутится-вертится, через час ветер затих, солнце скрылось за облака или наступила ночь и «вечный» двигатель замолчал. Другое дело гидроэлектростанция, или атомная – там есть возможность получить «вечный» двигатель на продолжительное время, но назвать его абсолютно вечным тоже нельзя.

По большому счёту, правомерность вечных двигателей не стыкуется с Законом сохранения энергии, который до сих пор не опровергнут ни одним из известных лабораторных экспериментов. Таково мнение скептиков.

Между прочим, вы сами можете сделать вечный двигатель:

Так что, теперь и мечтать нельзя, как это успешно делал Николо Тесла? Он мечтал о передаче электроэнергии на большие расстояния без проводов и разрабатывал новые подходы к решению данной проблемы. Ему удавалось включать и выключать электродвигатель на значительном удалении от него, включать лампочки без всякой проводки. Это происходило в 1892 году, а секреты великого учёного не разгаданы до сих пор.

Ищем слабые места в законе

Закон сохранения и превращения энергии в свободной интерпретации трактуется так: в любых природных явлениях энергия просто так не возникает и не исчезает. Она переходит из одного вида в другой, но при этом её значение уменьшается. И немыслимо думать ни о каком вечном двигателе без приложения постоянных дополнительных усилий.

Но люди веками ищут возможность создания вечного двигателя. Вот примеры нескольких изобретений:

Учёные ломают головы над тем, как бы обойти этот тормозной закон и двинуть науку на службу человечества по пути, который нащупал Николо Тесла 122 года тому назад и унёс с собой в могилу свои секреты. Как найти эти природные «дополнительные усилия», чтобы без участия человека с помощью возобновляемых источников энергии заработал вечный двигатель?

Кое что учёными в этом направлении уже сделано. Институт имени А.Иоффе в Петербурге открыл центр по изготовлению тонкоплёночных солнечных батарей, способных вырабатывать энергию не только при прямом воздействии солнечных лучей, но даже при инфракрасном излучении. Значит, — ночью.

Зацепка найдена, которая может привести к тому, что на законе сохранения энергии можно будет в ближайшем времени поставить жирный крест. К такому же мнению пришли и учёные из подмосковной Дубны, речь о которых в следующем разделе.

До утренней встречи, солнце!

Почему у нас в стране использование солнечной энергии на таком низком уровне? Да и мир не может гордиться преобладающим обузданием возобновляемой солнцем энергии. В чём причина?

Солнце здесь не причём. Во-первых, до настоящего времени человеческое сообщество не научилось превращать дневной свет в электрический ток с должным КПД. Во-вторых, выпускаемые солнечные батареи работают только днём и в ясную солнечную погоду. И, в-третьих, не изобретены ещё эффективные и безопасные аккумуляторы для достаточного накопления энергии, которой хватит до следующего светового дня. А что тогда делать в мёрзлой тундре, территория которой в нашей стране огромна? Там ведь до восхода солнца полгода надо ждать!

Но, к счастью, о таком положении дел можно теперь говорить в прошедшем времени. В подмосковной Дубне был продемонстрирован первый образец принципиально нового фотоэлемента. Он-то и стал главным компонентом солнечной батареи, авторами которой являются учёные центра института ядерных исследований. Новая батарея не имеет себе подобных, а внедрение открытых фотоэлементов приведёт к настоящей технической революции в освоении солнечной энергетики.

Пару слов надо сказать о принципе работы новой солнечной батареи. Она состоит из так называемого гетероэлектрического фотоэлемента, который одинаково хорошо действует как в видимом, так и в инфракрасном излучении. Кроме того, новая батарея снабжена гетероэлектрическим конденсатором, обладающим значительной емкостью, имея при этом малый объём.

Результат превзошёл все ожидания российских учёных. Если КПД старых фотоэлементов составлял 5, максимум 7%, то для батарей с использованием новых фотоэлементов результат ошеломляющий. Он может достичь 30% и выше. Мало того, изделия имеют уникальную способность работать даже ночью, прекрасно реагируя на инфракрасное излучение.

Появилась возможность утверждать, что скоро вступят в строй не только солнечные батареи, но и «звездные», способные извлекать электроэнергию в любое время суток и спокойно, в рабочем ритме встречать утреннее солнце, сколько бы ни длилась ночь. И с новой силой заряжаться на будущую бесперебойную работу. Чем не вечный двигатель, работающий на возобновляемой энергии!

Мнение сомневающегося:

«Вот это глобальные перспективы! Появится возможность на даче установить солнечные батареи! Да плюс энергию ветра использовать!

Но, на мой взгляд, массово не будут внедряться экологически чистые источники. «Углеводородистым» магнатам такое не по вкусу. Они будут продолжать травить всех и самих себя химией и грести бабки на наших болезнях. Им здоровая нация не нужна. Потому что она станет неуправляемой»!

Мнение здравомыслящего:

«На первый взгляд, можно утвердиться во мнении, что гетероэлектрические элементы солнечных батарей — это сплошная фантазия. Но такое впечатление ошибочное. Яростное сопротивление монополий говорит об обратном. Значит, за новыми солнечными батареями большое будущее, если богачи не на шутку всполошились».

Мнение пессимиста:

«Гетероэлектрики, бесспорно, могут привести мир к геополитическому переделу. Но этого не допустят! Интересы политиков и денежных мешков не дадут оторваться от потребления углеводородного сырья. Слишком большие ставки сделаны. Владельцы полезных ископаемых горло перегрызут за своё безбедное существование».

Мнение оптимиста:

«Это, конечно, безрадостно, но отчаиваться не следует. Сегодня интернет вполне позволяет изобретателям нашей страны, да и всего мира, объединиться и общими усилиями думать над проектами, внедрять их в производство, находить спонсоров и т.д. Не исключена и такая возможность, что вал народной инициативы с головой накроет бюрократическую волокиту и появятся работающие модели. Тогда процесс станет необратимым».

Источник – Блог «Экология в России» Льва Миролюбова из Ижевска.

«Здравствуй племя, младое, незнакомое»

Речь не о людях, а о новом поколении солнечных батарей. Ученым удалось разработать такие батареи, которые способны получать электричество из солнечной энергии даже тогда, когда солнце спрячется в облаках или зайдёт до утра за горизонт.

Знакомьтесь – пластичные солнечные батареи! Их можно наносить на раму как краску, или наклеивать в виде плёнки. Их главное достоинство — они способны улавливать инфракрасное излучение. Это значит, работать ночью так же эффективно, как и днём. Согласитесь, — немалый шаг на пути к прогрессу!

Существующие материалы для изготовления традиционных солнечных батарей улавливали лишь видимый солнечный свет, хотя другая большая часть излучения находилась в инфракрасном спектре.

Изобретённый материал – такой пластичный состав, который способен реагировать как на инфракрасную, так и на видимую часть спектра. Благодаря таким конструкциям появилась возможность улавливать значительный объём солнечной энергии и вырабатывать электроэнергию.

Но и это не самое важное. С внедрением в производство солнечных батарей нового поколения с применением необычного материала стоимость изделий резко снизилась, что даёт надежду массового использования возобновляемых источников в виде энергии солнца.

Российским нанотехнологиям – быть!

Ранее солнечные батареи изготавливались на кремниевой основе. А кремний получали методом разложения взрывоопасного газа силана. Его молекула содержит один атом кремния и четыре атома водорода. Учёные добились замены чистого кремния на получение тетрафторида кремния, что исключило всякую опасность при изготовлении изделия.

При новой технологии можно менять состав кремния, улучшая тем самым его электрические свойства. Такие образцы уже получены в Нижнем Новгороде, что дало возможность получать тонкие и гибкие плёнки, способные работать даже ночью. Это открыло прямую дорогу для изготовления более эффективных и дешёвых материалов для солнечных батарей нового поколения.

Кремниевые батареи используются и на больших солнечных электростанциях, создаваемых в альтернативной энергетике, и уже начали уверенно завоёвывать частный рынок для россиян, озабоченных загрязнением природы и ростом цен на электроэнергию.

КПД батарей нового поколения достигает 30%, против прежних, более дорогих и громоздких, имеющих КПД всего лишь 5—7%.

Результат работы нижегородских практиков в рамках разработки приоритетных направлений технологического комплекса России заложил основу создания новой технологии в нашей стране.

В.Ильин

Солнечные батареи нового поколения

Экология потребления.Наука и техника:Швейцарские физики продемонстрировали работу нового поколения солнечных батарей, обладающих рекордно высоким КПД и при этом остающихся достаточно дешевыми по сравнению с обычными фотоэлементами.

Швейцарские физики продемонстрировали работу нового поколения солнечных батарей, обладающих рекордно высоким КПД и при этом остающихся достаточно дешевыми по сравнению с обычными фотоэлементами.

Пленки из аналога необычного природного минерала помогли физикам из Швейцарии создать новый вид дешевых солнечных батарей, преобразующих рекордные 20% энергии солнечного света в электричество, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature.

«Лучшие прототипы солнечных батарей на перовскитах используют особые материалы, которые очень сложно изготовлять и очищать. Их минимальная стоимость составляет около 300 евро за грамм вещества, что делает невозможным их коммерческое использование. Для сравнения, наше вещество, FDT, легко изготовлять и оно в пять раз дешевле, и при этом обладает теми же качествами», — заявил Мохаммад Назируддин (Mohammad Nazeeruddin) из Федеральной политехнической школы Швейцарии в Лозанне (EPFL).

В последние годы ученые создали несколько экзотических материалов, позволяющих увеличить эффективность солнечных батарей в несколько раз. В частности, внимание физиков все больше привлекает минерал перовскит и его синтетические аналоги, тонкие пленки которого являются полупроводниками, хорошо преобразующими энергию света в электричество.

Большинство свето-поглощающих материалов обладают симметричной кристаллической структурой, что и позволяет электронам свободно течь в разные стороны. Перовскит имеет кубическую кристаллическую решетку, образованную атомами одного металла. Внутри каждого куба находится восьмигранник, образованный атомами кислорода, внутри которого «сидит» атом другого металла.

Взаимодействие между этими атомами заставляет электроны течь в едином направлении, благодаря чему солнечные батареи на базе перовскита обладают крайне высоким КПД, около 12-15%. Назируддин и его коллеги смогли достичь еще более высокого уровня эффективности, не повышая стоимости батареи, создав вещество FDT.

Оно относится к категории так называемых «переносчиков дырок» – особых субстанций, помогающих удалять положительные заряды, так называемые «дырки», из пленки перовскита после того, как в нее попадают частицы света и «выбивают» из нее электроны. По своей химической структуре FDT представляет собой небольшую молекулу ароматического углеводорода, похожую по форме на бабочку с крупными крыльями.

Кончики крыльев этой «бабочки» цепляются за поверхность пленки из перовскита, а ее нижняя часть взаимодействует с атомами йода, служащими источником «дырок» и электронов, и заставляют их быстрее возвращаться в рабочее положение после того, как свет выбьет очередной электрон из кристалла перовскита.

Благодаря ее необычным свойствам, солнечная батарея, покрытая тонким слоем FDT, способна достичь рекордного на сегодняшний день показателя КПД – свыше 20,2%, что чуть выше, чем у солнечных батарей на базе более дорогих «переносчиков дырок». Как надеются ученые, их открытие приблизит нас к появлению действительно эффективных «зеленых» источников энергии. опубликовано econet.ru

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *