Forbraíonn MIT cealla gréine ultra-tanaí

Is é fuinneamh na gréine an fhoinse fuinnimh is flúirsí ar domhan agus is féidir le forbairt cealla gréine éifeachtach agus cobhsaí an ghéarchéim dhomhanda fuinnimh a mhaolú go mór, agus breathnaítear ar theicneolaíocht na gcealla gréine mar phríomhcholún den aistriú fuinnimh ghlan. Sa todhchaí, beidh ról níos tábhachtaí ag cealla gréine i bhforbairt teicneolaíochta agus i saol an táirgthe, ní hamháin le haghaidh díonta agus feirmeacha gréine, ach freisin chun meaisíní aeraspáis uathoibrithe a chumhachtú, mar shampla aerárthaí agus satailítí.

In éineacht le forbairt próisis déantúsaíochta do chomhpháirteanna leictreonacha leathsheoltóra, tá méid neamhghnách taighde feicthe ag an domhan ar chealla gréine, agus raon leathan de theicneolaíochtaí déantúsaíochta. Ina measc seo, tá gealltanas uathúil ag cealla gréine cealla ultra-tanaí sa réimse seo toisc gur féidir iad a chur i bhfeidhm ar éagsúlacht de dhromchlaí neamhrialta, cuartha nó mí-oiriúnach ar shlí eile, agus is féidir leo tomhaltas ábhar agus riachtanais déantúsaíochta a laghdú, costais a laghdú go díreach.

I bpáipéar le déanaí a foilsíodh san eagrán is déanaí den iris Small Methods, deir innealtóirí in Institiúid Teicneolaíochta Massachusetts (MIT) go bhfuil cill gréine ultra-tanaí forbartha acu ar féidir leo aon dromchla a iompú go tapa agus go héasca ina fhoinse cumhachta. Tá an chill gréine, atá níos tanaí ná gruaig dhaonna agus a chloíonn le píosa fabraice, ag meáchan ach an chéadú cuid de phainéal gréine traidisiúnta ach táirgeann sé 18 n-uaire níos mó leictreachais in aghaidh an chileagraim agus is féidir é a chomhtháthú i seolta bád, pubaill faoisimh tubaiste agus tarpaí, sciatháin drones agus dromchlaí foirgneamh éagsúla.

Tá suiteáil gréine tipiciúil ar an díon i Massachusetts thart ar 8,000 vata," a deir Mayuran Saravanapavanantham, comh-údar an ailt. Chun an méid céanna leictreachais a ghiniúint, ní gá ach thart ar 20 kg (44 lbs) ár fabraic PV ) a chur le díon tí.”

Cruthú cealla gréine ultra-tanaí

D'fhéach an fhoireann MIT taobh thiar den teicneolaíocht tógáil ar a dul chun cinn roimhe seo in eolaíocht na n-ábhar, agus chríochnaigh sé cill gréine ultra-tanaí i 2016 atá trom go leor chun suí ar mboilgeog gallúnach gan briseadh. Teastaíonn folússheomraí agus modhanna costasacha sil-leaganacha gaile le teicnící traidisiúnta chun cealla gréine a mhonarú. An uair seo, chun an teicneolaíocht a mhéadú níos mó, d'iompaigh eolaithe chuig nana-ábhair inphriontáilte bunaithe ar r-dúch chun an próiseas a shimpliú.

Cealla gréine ultra-tanaí

I seomra nana-ghlan, d'úsáid na taighdeoirí cótaí easbhrúite chun sraitheanna d'ábhar nana-leictreonach a thaisceadh ar fhoshraith tiubh 3 miocrón, agus ina dhiaidh sin priontáil scáileáin chun na leictreoidí a phriontáil agus an modúl gréine a chomhlánú, agus an modúl clóite a feannadh ina dhiaidh sin, atá thart ar 15 miocrón tiubh, as an tsubstráit plaisteach a fhoirmiú modúl gléas ultra-éadrom gréine. Ach tá an modúl gréine caol, neamhspleách seo deacair a láimhseáil agus a deora go héasca, rud a fhágann go bhfuil sé deacair é a imscaradh.

Mar sin rinne na taighdeoirí an modúl a scafa agus a ghreamú ar fhoshraith fabraice a sholáthair an neart meicniúil is gá chun cuimilt a chosc. Is é an tsubstráit éadrom, solúbtha, atá bunaithe ar an ábhar ilchodach Dyneema, meáchan ach 13 gram in aghaidh an mhéadair chearnaigh agus is féidir leis cealla gréine cloí leis. Trí chiseal de ghreamaitheach curing a chur leis nach bhfuil ach cúpla miocrón tiubh, is féidir na modúil gréine a nascadh le Dyneema, rud a fhágann go bhfuil struchtúr gréine ultra-éadrom agus láidir ann.

Feidhmíocht den scoth agus ionchais iarratais leathan

Tá an córas fótavoltach fabraice buan seo 50 miocrón ar tiús agus tá meáchan níos lú ná 1 ghram d'achar an mhodúil ann (comhionann le dlús achar 105 g/m2). Tá sé léirithe ag tástálacha turgnamhacha gur féidir leis na cealla gréine ultra-tanaí neamhspleácha 730 vata in aghaidh an chileagraim a tháirgeadh, agus má tá siad nasctha le fabraic ard-neart "Power Horse", is féidir leo cumhacht sonrach de 370 vata in aghaidh an chileagraim a bhaint amach freisin, 18 uair. sin na gcealla gréine traidisiúnta. Déanann comhtháthú na modúil ultra-tanaí isteach sa fabraic ilchodach iad a bheith solúbtha go meicniúil agus coinníonn na córais fótavoltach fabraice seo a bhfeidhmíocht tar éis 500 timthriallta rollta suas, le níos mó ná 90 faoin gcéad dá gcumas giniúna cumhachta tosaigh. Ina theannta sin, is féidir an modh táirgthe cille seo a leathnú chun cealla solúbtha a tháirgeadh le limistéir níos mó.

Léaráid: modúl OPV agus gléas Parylene ar leith. A) Grianghraf den mhodúl OPV críochnaithe ar fhoshraith PET. B) Saintréithe reatha-voltais an fheiste rialaithe (PET-IMI, PET-AgNW) agus Parylene ar an bhfeiste PET roimh agus tar éis scaradh ón iompróir PET.

Thug cealla gréine ultra-tanaí spreagadh don chuardach le haghaidh foinsí cumhachta eile. Toisc go bhfuil na cealla gréine seo chomh tanaí agus éadrom, is féidir iad a ghreamú de go leor dromchlaí éagsúla. Mar shampla, is féidir iad a chomhtháthú le seolta báid chun cumhacht a sholáthar ar muir, cloí le pubaill agus tarpaí a imlonnaítear in oibríochtaí athshlánaithe tubaiste, nó iad a chur i bhfeidhm ar sciatháin drones chun a raon eitilte a leathnú. Is féidir an teicneolaíocht gréine éadrom seo a chomhtháthú go héasca sa timpeallacht thógtha freisin agus d'fhéadfadh tionchar suntasach a bheith aige ar dhearadh agus ar thógáil an tionscail tógála sa todhchaí. Ina theannta sin, is féidir na cealla gréine iniompartha seo a thiomáint mar struchtúir chumhachta inchaite ar an mbealach, nó is féidir iad a iompar agus a imscaradh go tapa i gceantair iargúlta chun cúnamh a sholáthar i gcásanna éigeandála.

Dúshláin sa todhchaí

Deir na taighdeoirí, cé go bhfuil a gcealla gréine níos éadroime agus níos solúbtha ná cealla traidisiúnta, ní mór iad a chlúdach in ábhar eile chun iad a chosaint ón gcomhshaol. Agus is féidir an t-ábhar orgánach carbóin-bhunaithe a úsáidtear chun na cealla seo a dhéanamh a athrú trí idirghníomhú le taise agus ocsaigin san aer, rud a d'fhéadfadh feidhmíocht na gcealla a laghdú.

Grianghraf: Cealla gréine ultra-tanaí faoi thástáil

De réir Jeremiah Mwaura, eolaí taighde ag Saotharlann Taighde Leictreonaic MIT, dá gclúdófaí na cealla gréine seo i gloine trom, mar is gnách do chealla gréine sileacain traidisiúnta, laghdódh sé luach an dul chun cinn reatha, agus mar sin tá an fhoireann ag forbairt pacáistiú ultra-tanaí faoi láthair. réitigh chun aghaidh a thabhairt ar dhíghrádú na gceall ó thionchair chomhshaoil, nach gcuirfeadh ach gléas ultra-éadrom faoi chodán den mheáchan.

Chuir Jeremiah Mwaura leis: "Táimid ag iarraidh an oiread ábhar gníomhach neamh-ghéine agus is féidir a bhaint, agus fós ag coinneáil foirm agus feidhmíocht na struchtúr gréine ultra-éadrom agus solúbtha seo. Tá a fhios againn, mar shampla, gur féidir an próiseas déantúsaíochta a thuilleadh. simplithe trí fhoshraitheanna inscaoilte a phriontáil, atá comhionann leis an bpróiseas a úsáidimid chun na sraitheanna eile inár bhfeistí a dhéanamh. Cuirfidh sé seo dlús le haistriú na teicneolaíochta seo chuig an margadh."

De réir mar a leanann leibhéal na heolaíochta agus na teicneolaíochta ag forbairt, is cinnte go leanfaidh fionnachtain agus úsáid raon leathan ábhar, teicneolaíochtaí agus foinsí fuinnimh nua ag tiomáint forbairt feidhmchlár cealla gréine. Cruthóidh cealla gréine ultra-tanaí luach níos mó don tsochaí go luath amach anseo.