La llamativa tecnología de células solares negras de Japón

Dec 23, 2021

Con el continuo penetración del concepto de desarrollo sostenible en varios países del mundo, la escala global de desarrollo y utilización de la energía solar se está expandiendo rápidamente y varios productos relacionados con la energía solar emergen en una corriente interminable. Aquí hay algunos nuevos sistemas solares japoneses. abrazadera final flim células.

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Célula solar "doblada" de Toshiba

Complete la eficiencia de conversión más alta del mundo

Toshiba anunció que como parte de la Organización para el Desarrollo de Nuevas Tecnologías Industriales y Energías (NEDO), ha desarrollado un módulo de células solares de perovskita de película delgada con un área del módulo de 703 centímetros cuadrados y una eficiencia de conversión de energía del 11,7%. Se dice que esta batería es actualmente la celda solar de perovskita de película delgada más grande del mundo.

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Actualmente , las células solares de silicio cristalino convencionales tienen ubicaciones de instalación limitadas debido a su peso y forma. Las células solares de perovskita de película delgada tienen las características de buena flexibilidad y peso ligero, y se pueden instalar en edificios con baja capacidad de carga que no se podían instalar en el pasado, así como ZEB (edificio de energía neta cero) y ZEH ( cero neto). La forma de instalación, como la instalación en la pared, para lograr una casa de energía cero. Además, como células solares de próxima generación, están atrayendo la atención debido a sus materiales de bajo costo, que pueden formarse mediante recubrimiento e impresión, y pueden lograr una fabricación a bajo costo.

Por otro lado , aunque se ha demostrado que la eficiencia de conversión de energía de una celda de área pequeña (0.09 cm2) es del 22.7%, que es cercana a la de una celda solar de silicio cristalino, es difícil formar una película delgada uniforme con un área más grande.

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En este caso , además de la "tecnología de recubrimiento de menisco" que utiliza el menisco (superficie curva formada por el líquido en el espacio), Toshiba también ha desarrollado un nuevo proceso de fabricación, específicamente, a través del desarrollo de un proceso de recubrimiento de área grande y composición de tinta de diseño para controlar la reacción del yoduro de plomo y el yoduro de metil amonio sobre el sustrato. Se realiza un área grande y alta eficiencia.

Además , al controlar el proceso de recubrimiento y optimizar las condiciones de crecimiento de los cristales de perovskita, la uniformidad de la película en el plano de área grande y la uniformidad de la calidad de la película cristalina se han mejorado con éxito. Como resultado, incluso 703 cm2 ha obtenido una eficiencia de conversión del 11,7%, que está cerca del módulo práctico (900 cm2) y un paso más cerca de la practicidad.

En el futuro , con el objetivo de realizar un tamaño de módulo práctico, la tecnología se desarrollará más y se ampliará el área. Además, al mejorar el material de la capa de perovskita, Toshiba planea esforzarse por lograr una alta eficiencia comparable a la de las células solares de silicio cristalino.

02

La Universidad de Tokio desarrolla células solares lavables

Date cuenta del "poder" de la ropa
El equipo de investigación conjunto del Instituto de Física y Química (RIKEN), la Agencia Japonesa para la Promoción de la Ciencia y la Tecnología (JST) y la Universidad de Tokio anunciaron que han desarrollado con éxito una célula solar orgánica ultradelgada que es lavable, flexible e impermeable. Se espera que se convierta en una fuente de energía estable para dispositivos portátiles y textiles con nuevas funciones.

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El equipo de investigación conjunto usó el nuevo polímero semiconductor "PNTz4T" desarrollado por el Grupo de Investigación de Función Molecular Emergente de RIKEN en 2012, y usó un material polimérico con un espesor de aproximadamente 1 micra para fabricar una celda solar orgánica con una estructura invertida. Fabricado sobre un sustrato de parileno específico. Esta célula solar orgánica ultradelgada tiene una densidad de corriente de cortocircuito (JSC) de 16,2 mA / cm2 y un voltaje de circuito abierto (VOC) de 0,71 V. Bajo luz solar simulada, se llena y se despega del sustrato de soporte de vidrio con una potencia de salida de 100 mW / cm2. Un factor del 69% y una eficiencia de conversión de energía del 7,9%.

Comparado con la eficiencia del 4.2% actualmente reportada de las células solares orgánicas altamente flexibles, se dice que la eficiencia casi se duplicará. Además, se confirma que el dispositivo se puede accionar de manera estable incluso si se aplasta aproximadamente al 50% y tiene una flexibilidad mecánica extremadamente alta.


También se encontró que las células solares orgánicas ultradelgadas producidas tenían una alta resistencia al agua, e incluso después de sumergirlas en agua durante 5 minutos, la eficiencia de conversión de energía apenas disminuyó. Además, incluso si la superficie del dispositivo se ensucia con un bolígrafo negro a base de agua, si la superficie del dispositivo se sumerge en una solución de detergente o se agita para quitar la superficie del dispositivo, no se producirá conversión de energía y la el rendimiento del dispositivo no disminuirá. Se dice que la eficiencia se puede restaurar al valor inicial.

Además , se ha desarrollado una tecnología de sellado para lograr elasticidad y resistencia al agua intercalando una célula solar orgánica ultradelgada con un grosor de 3 micrones entre dos piezas de caucho que se han extraído en dos direcciones con anterioridad. Después de que el dispositivo de sellado sin caucho se sumerge en agua durante 120 minutos, la eficiencia de conversión de energía se reduce en aproximadamente un 20% del valor inicial, mientras que la eficiencia de conversión de energía del dispositivo de sellado de caucho solo se reduce en un 5%. Además, incluso si hay gotas de agua que se expanden y contraen repetidamente en aproximadamente un 50%, la eficiencia de conversión de energía puede mantener el 80% del valor inicial.

03

Célula solar de película fina orgánica transparente

Darse cuenta de la "ventana de generación de energía"

Ito Denshi Kogyo exhibió una "Ventana de generación de energía inteligente" utilizando células solares orgánicas de película delgada en desarrollo en la "Primera exposición de equipos de vivienda de alto rendimiento" (14-16 de diciembre de 2016, Tokyo Big Sight).

La empresa está cooperando con la Universidad de Yamagata y otros en la investigación y el desarrollo de células solares orgánicas de película delgada. Una de sus características es que una célula solar orgánica de película delgada casi transparente se realiza utilizando un material transparente especial como ánodo. La ventana eléctrica inteligente aprovecha esta función y tiene como objetivo convertirse en una "ventana eléctrica" ​​que le permite ver el paisaje exterior.

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El inteligente La ventana de energía utiliza 96 células solares orgánicas de película delgada de 50 mm cuadrados. Las células solares orgánicas de película delgada están intercaladas entre paneles acrílicos transparentes, que se adhieren al interior del edificio. Debido a que puede bloquear los rayos ultravioleta e infrarrojos, también tiene el efecto de evitar que los muebles de interior se desvanezcan debido a la luz solar.

Actualmente , la ventana de generación de energía inteligente se ha demostrado como una ventana para la "Smart Future House", una instalación de demostración de electrónica orgánica inaugurada por la Universidad de Yamagata en la ciudad de Yonezawa, prefectura de Yamagata, y la compañía continúa verificando la generación de energía. Hasta ahora, se dice que genera alrededor de 3Wh / hora de electricidad por día en promedio.

La generación de energía La eficiencia de la célula solar de película delgada orgánica desarrollada es de aproximadamente el 3,5% como máximo, y la del tipo transparente es de aproximadamente el 2%. Aunque la generación de energía no es grande, se dice que seguirá aumentando en el futuro. En la actualidad, el tiempo de comercialización de las células solares orgánicas de película delgada aún no se ha determinado, pero aprovechando su delgadez, bajo costo y transparencia, se está considerando la futura cooperación con los fabricantes de materiales de construcción para su comercialización. Además, la empresa está desarrollando células solares orgánicas de película delgada que se pueden aplicar a superficies curvas flexibles y planea ampliar la gama de aplicaciones de las células solares.




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