Восходящее солнце: солнечная энергия для экологической трансформации

Из-за пандемии воздух на нашей планете стал чище: выбросы на предприятиях и транспорте снизились, и, по данным NASA, концентрация диоксида азота в воздухе над планетой упала на 20%. Как долго продлится этот эффект, предсказать сложно, но один факт остается неоспоримым — за 2020 год резко увеличилось производства солнечной энергии, а также количество исследований и разработок, которые в будущем продвинут солнечную энергию вперед. Что уже сделано учеными, рассказываем в нашей статье.

1610147268159-2.jpeg

Солнечная энергия — энергия будущего. Это самый дешевый возобновляемый источник энергии, который, по некоторым прогнозам, в течение следующих 20 лет перегонит по объемам угольную и газовую энергетику в большинстве стран. 

При этом технологии получения солнечной энергии решают сразу несколько проблем. Так, плавучие фотоэлектрические фермы (плавучие электростанции) на поверхности озер или лагун не только получают энергию, но и уменьшают испарения и берегут воду. А солнечные элементы, встроенные в здания и одежду, доказывают, что генерировать энергию можно практически на любой поверхности. 

Все это возможно благодаря недорогим, легким органическим солнечным панелям, в которых используются проводящие полимеры, а не кремний.

Органические солнечные батареи собирают бóльшее количество света с меньшим количеством материалов и могут быть напечатаны как чернила на гибких или прозрачных пленках, подходящих для окон или стен. Несмотря на это, они не так стабильны, как кремниевые фотоэлектрические элементы, и быстрее разрушаются. Университет штата Флорида экспериментирует с минералом перовскитом, смешанным с различными элементами, для повышения эффективности, стабильности и общих характеристик.

Гибкие органические солнечные панели создают новые способы сбора и хранения энергии солнца. Фирма Solivus создала гибкие пленочные панели, которые собирают солнечный свет и накапливают энергию для автономного питания домов. Они весят в десять раз меньше традиционных панелей, не содержат редкоземельных или токсичных материалов и служат в течение 20 лет. В планы компании входит установить гибкие панели на крыши промышленных зданий и запустить в продажу отдельные «дуговые» блоки для домашнего использования.

Двусторонние солнечные панели — еще одно достойное нововведение. Эти элементы с двумя поверхностями собирают солнечный свет, отраженный от земли, и генерируют больше электричества, чем традиционные конструкции. К 2030 году более половины проданных фотоэлектрических систем, вероятно, будет двусторонними, включая прозрачные панели, которые могут работать на сельскохозяйственных, помогая в выращивании сельскохозяйственных культур.

Модернизация солнечных панелей может привести к еще большим улучшениям. Британские и португальские исследователи обнаружили, что если панель будет похожа на шахматную доску, то это улучшит дифракцию и количество поглощаемого солнечного света на 125 %. Подобный прорыв приведет к созданию более тонких, легких и гибких панелей, которые можно будет использовать для питания домов и в промышленности.

Один из британских специалистов Кристиан Шустер сказал: «Мы могли бы получать в десять раз больше солнечной энергии с тем же количеством абсорбирующего материала: в десять раз более тонкие солнечные панели могли бы обеспечить быстрое распространение фотоэлектрических элементов, увеличить производство солнечной электроэнергии и значительно сократить наш углеродный след».