Ãîòîâîå ðåøåíèå: ñîëíå÷íûå ýëåêòðîñòàíöèè íà áàçå èíâåðòîðîâ ñåðèè ECO
20.07.2021
Ðîññèéñêèå è ôðàíöóçñêèå ó÷¸íûå ïðèäóìàëè íîâûé îïòèìàëüíûé ñïîñîá ðàçðàáîòêè ëþìèíåñöåíòíûõ êîíöåíòðàòîðîâ ñîëíå÷íîé ýíåðãèè è óæå ñîçäàëè îáðàçöû óñòðîéñòâ, êîòîðûå ïðåîáðàçóþò ñâåòîâóþ ýíåðãèþ â ýëåêòðè÷åñêóþ íàðàâíå ñ ëó÷øèìè ìèðîâûìè îáðàçöàìè.
Êòî íå ñëûøàë î ðàñòóùèõ ïîòðåáíîñòÿõ â àëüòåðíàòèâíûõ èñòî÷íèêàõ ýíåðãèè, êîòîðûå è ýôôåêòèâíåå, è ýêîëîãè÷íåå èñ÷åðïàåìûõ íåôòè, ãàçà è óãëÿ. Îäèí èç òàêèõ èñòî÷íèêîâ – ñîëíå÷íàÿ ýíåðãèÿ, áëàãîäàðÿ ñïåöèàëüíûì óñòðîéñòâàì – ñîëíå÷íûì áàòàðåÿì (ó÷¸íûå íàçûâàþò èõ áîëåå ñòðîãî – ôîòîýëåêòðè÷åñêèå ïðåîáðàçîâàòåëè, ÔÝÏ) ïðåîáðàçóåìàÿ â ýëåêòðè÷åñêóþ. Òàêèå áàòàðåè, â ñîâðåìåííîì èõ ïîíèìàíèè, èçîáðåëè â ñåðåäèíå 50-õ ãîäîâ àìåðèêàíñêèå ó÷¸íûå. Áóêâàëüíî ÷åðåç íåñêîëüêî ëåò ýòèìè ôîòîýëåìåíòàìè óæå ñòàëè îñíàùàòü èñêóññòâåííûå ñïóòíèêè Çåìëè. Êîýôôèöèåíò ïîëåçíîãî äåéñòâèÿ ïåðâûõ áàòàðåé áûë ÷óòü áîëüøå 5%. Ñî âðåìåíåì îíè ñîâåðøåíñòâîâàëèñü. Ñåé÷àñ ÊÏÄ íåêîòîðûõ ëàáîðàòîðíûõ îáðàçöîâ óæå äîñòèãàåò 40%, è ýòî íå ñ÷èòàåòñÿ ïðåäåëîì. Ñîëíå÷íàÿ ýíåðãèÿ îòâî¸âûâàåò âñ¸ áîëüøå ìåñòà â îáùåìèðîâîé ýíåðãåòèêå, åé ïðîðî÷àò âåäóùèå ïîçèöèè â áóäóùåì, íî â íàñòîÿùåì ïî ðÿäó ïðè÷èí å¸ äîëÿ îñòà¸òñÿ äîâîëüíî ñêðîìíîé, ñîñòàâëÿþùåé íå áîëåå 2% îò îáùåãî êîëè÷åñòâà âûðàáàòûâàåìîé ýëåêòðîýíåðãèè.
Îäíî èç ïðåïÿòñòâèé íà ïóòè áîëåå øèðîêîãî èñïîëüçîâàíèÿ ñîëíå÷íîé ýíåðãèè – îòíîñèòåëüíî íèçêèé ÊÏÄ ïðåîáðàçîâàòåëåé ïðè âûñîêèõ çàòðàòàõ íà èõ ïðîèçâîäñòâî. Ó÷¸íûå, ðàçóìååòñÿ, ïûòàþòñÿ ðåøèòü ýòó çàäà÷ó. Ñïîñîáîâ äëÿ ýòîãî ìíîãî, ñðåäè íèõ – èñïîëüçîâàíèå òàê íàçûâàåìûõ êîíöåíòðàòîðîâ ñâåòîâîé ýíåðãèè, íàïðèìåð ëþìèíåñöåíòíûõ ñîëíå÷íûõ êîíöåíòðàòîðîâ (ËÑÊ). Ó÷¸íûå ïûòàþòñÿ ñîçäàòü òàêèå ËÑÊ, êîòîðûå ìîãëè áû ïåðåðàáàòûâàòü â ýëåêòðîýíåðãèþ âåñü ñïåêòð ïàäàþùåãî íà Çåìëþ ñîëíå÷íîãî èçëó÷åíèÿ. Êðîìå òîãî, îíè òðóäÿòñÿ íàä îïòèìèçàöèåé ýòîãî ïðîöåññà.
Ðàçðàáàòûâàåò ëþìèíåñöåíòíûå êîíöåíòðàòîðû è ãðóïïà ðîññèéñêèõ ó÷¸íûõ â ñîñòàâå ìåæäóíàðîäíîãî êîëëåêòèâà èç ÷åòûð¸õ îðãàíèçàöèé: Èíñòèòóòà ìåòàëëîîðãàíè÷åñêîé õèìèè èì. Ã.À. Ðàçóâàåâà ÐÀÍ, ÎÎÎ «Ðåïåð-ÍÍ», Èíñòèòóòà ôèçèêè èì. Á.È. Ñòåïàíîâà ÍÀÍ, Labo. CMOS, CNRS UMR 5253, Institut Charles Gerhardt, Université Montpellier 2. Èññëåäîâàòåëè óæå èçãîòîâèëè ðàáî÷óþ ìîäåëü ËÑÊ. Äëÿ ýòîãî â ïîëèìåðíîé êîìïîçèöèè îíè ðàñòâîðÿëè ñïåöèàëüíî ñèíòåçèðîâàííûå ëþìèíîôîðû, êîòîðûå çàòåì îòâåðæäàëè ïîä äåéñòâèåì ñâåòà, ÷òîáû ïîëó÷èòü ïë¸íêè ïîëèìåðà òîëùèíîé 250 ìèêðîìåòðîâ. Ïîñëå ïë¸íêè ñêëåèâàëè ñ ìàññèâíûì ñòåêëîì òîëùèíîé 1 ñì, à ñàìè ôîòîýëåìåíòû ïðèêðåïëÿëè ê òîðöàì ýòîé æå ñòåêëÿííîé ïëàñòèíû.
 õîäå ýêñïåðèìåíòîâ ó÷¸íûå èçìåðèëè ÊÏÄ ñâîåãî óñòðîéñòâà è óñòàíîâèëè, ÷òî ó ïîëó÷åííûõ ËÑÊ áîëåå âûñîêèé êîýôôèöèåíò êîíöåíòðàöèè ýíåðãèè, êðîìå òîãî, îíè áîëåå ýôôåêòèâíî ïðåîáðàçóþò ñâåòîâóþ ýíåðãèþ â ýëåêòðè÷åñêóþ ïî ñðàâíåíèþ ñ èçâåñòíûìè àíàëîãè÷íûìè óñòðîéñòâàìè, ïðèñîåäèí¸ííûìè ê ËÑÊ.  ÷àñòíîñòè, ýòî ïðîèñõîäèò ïî ïðè÷èíå òîãî, ÷òî ó âíîâü ñèíòåçèðîâàííûõ ëþìèíîôîðíûõ êîìïëåêñîâ îêàçàëîñü ïðàêòè÷åñêè íóëåâîå ñàìîïîãëîùåíèå. Ýòî ïîçâîëÿåò ïåðåäàâàòü ïî îïòîïðîâîäÿùèì ïóòÿì èñïóñêàåìûé ëþìèíîôîðàìè ñâåò ïðàêòè÷åñêè áåç ïîòåðü.
Èíòåðåñíî, ÷òî îñíîâíîé ñâåòîèçëó÷àþùèé êîìïîíåíò – îðãàíè÷åñêèå êîìïëåêñû ðåäêîçåìåëüíûõ ìåòàëëîâ áûëè ïîëó÷åíû îðèãèíàëüíûì, ðàçðàáîòàííûì ýòèìè æå àâòîðàìè ìåòîäîì ñ èñïîëüçîâàíèåì òàê íàçûâàåìîãî òåìïëàòíîãî ñèíòåçà (ýòî êîãäà ñëîæíàÿ ñòðóêòóðà ñàìîñîáèðàåòñÿ âîêðóã àòîìà ìåòàëëà èç áîëåå ïðîñòûõ ìîëåêóëÿðíûõ áëîêîâ).
Ó÷¸íûå ïðåäïîëàãàþò, ÷òî åñëè íà îñíîâå èçãîòîâëåííûõ èìè ËÑÊ ñîçäàòü ìíîãîóðîâíåâûå óñòðîéñòâà («òàíäåìû», «òðèàäû»), òî ìîæíî îáåñïå÷èòü ìàêñèìàëüíóþ ýôôåêòèâíîñòü ïðåâðàùåíèÿ ñîëíå÷íîé ýíåðãèè â ýëåêòðè÷åñêóþ.
Àâòîðû ñ÷èòàþò, ÷òî ñâîåé ðàáîòîé îíè ïîêàçàëè íîâóþ âîçìîæíîñòü ïîëó÷àòü ñòàöèîíàðíûå êîíöåíòðàòîðû ñîëíå÷íîé ýíåðãèè, íå óñòóïàþùèå ïî ñâîèì õàðàêòåðèñòèêàì ëó÷øèì ìèðîâûì îáðàçöàì ïîäîáíûõ óñòðîéñòâ, è óâåðåíû, ÷òî ñîçäàííûå èìè ËÑÊ ìîæíî åù¸ îïòèìèçèðîâàòü ïî íàáîðó èñïîëüçóåìûõ ëþìèíîôîðîâ è ãåîìåòðèè äëÿ ïîëó÷åíèÿ ìàêñèìàëüíî âûñîêîé ýôôåêòèâíîñòè ïðåâðàùåíèÿ ñîëíå÷íîé ýíåðãèè.
Íîâîñòè êîìïàíèé 27.03.2024
 ìèðå 25.03.2024
Òåìà äíÿ 25.03.2024
Íîâîñòè êîìïàíèé 20.03.2024
Áåëàðóñü 20.03.2024