celule solare Tiny oferi noi oportunităţi

/ Vizionări: 7244

Acest articol a fost tradus prin intermediul Google translate

Миниатюрные солнечные батареи открывают новые возможности Miniaturizarea de circuite integrate face posibilă pentru a reduce cantitatea de energie pe care le consumă atât de mult încât puterea lor este suficientă pentru a folosi aceleaşi surse de energie în miniatură. Mici celule solare pot furniza suficientă energie, cum ar fi procesorul mici.

În cazul în care cuvintele "energie solară" în faţa ochilor dvs. apar câmpuri nesfârşite panouri fotovoltaice, veţi vedea doar jumătate din imagine. Nu mai puţin interesante lucruri se intampla acum pe capătul opus al scalei. Simplu scalarea sistemelor existente nu va face atunci când vine vorba de produsele cu câţiva milimetri în diametru, şi, uneori, de un milimetru.

Oamenii de ştiinţă, creând solare celule microscopice, trebuie să "trage" un astfel de sistem de la zero, alegerea design original şi materiale. Obscure cu ochiul "tort strat" de semiconductori în scară mică de lucrări un pic diferit - pentru a realiza o performanta buna aici nu este uşor, şi încă mai trebuie să se gândească la posibilitatea de a producţiei în masă ieftine de elemente noi.

Dezvoltare mai interesant, în care cercetătorii încearcă să aruncăm o privire proaspătă la structura de celule fotovoltaice şi, mai important - cu privire la strategiile posibile pentru aplicarea lor. Recent, astfel de proiecte sunt în creştere ca ciupercile după ploaie. Şi cea mai recentă dintre ele - "milimetrice şi aproape continuă senzoriale chip" (Milimetri-Scale Aproape perpetuu Senzor System) de la laboratorul de automatizare de la Universitatea din Michigan (Automation Design Lab).

Dimensiune de elemente noi sunt 2,5 x 3,5 x 1 mm. Şi în acest spaţiu creatorii priborchika reuşit să pună procesor, baterie si un panou solar. Acesta din urmă - o variaţie a thin-film de la o companie de tehnologie Cymbet.

Миниатюрные солнечные батареи открывают новые возможности

Tiny senosor strat de o prăjitură şi o sursă de energie sub formă de celule solare, chips-uri si o baterie de mici

Acest cip minuscul se hrăneşte, pentru ceea ce uneori este suficient pentru a expune la lumină, chiar şi în cameră. Teoretic se poate lucra aproape totdeauna, fără a necesita o atenţie umane (foto Daeyeon Kim).

Ideea principală a dispozitivului experimental: cel mai mult a timpului adormit, trezirea momentan la fiecare câteva minute pentru a face măsurători şi le înregistrează în chip de memorie. Un flux mic de energie electrică aici - cheia succesului.

În acelaşi timp, Design Lab automatizare creat anterior microcip Phoenix cu un consum redus de energie fenomenal, dar de la prototip la seria - o distanţă uriaşă. În proiectul actual, cu toate acestea, oamenii de stiinta au parcurs un drum diferit - un dispozitiv au creat pe baza ARM Cortex-M3 - o economic lot procesor şi mici, care a găsit aplicare într-o varietate de sisteme - de la electronica auto, comunicare sisteme wireless şi controlatori la echipamente industriale.

După cum explică cercetătorii într-un comunicat de presă al Universităţii, secretul "Eternity" a programului - în gestionarea puterii.

baterie solară dă tensiune 4 volţi, în timp ce procesorul are nevoie doar de 0,5. Mai degrabă decât a pune un convertor de tensiune (se consumă mai multă putere), oamenii de ştiinţă din Michigan a dat seama cum de a gestiona emoţie "a procesorului. Un algoritm special ca reglementează cicluri de chip şi de a schimba perioadele de activitate şi să doarmă. , Iar rezultatul - energopotre medietion este mai mică de un nanovatta.

Nu este surprinzator, pentru autonomia energetică a sistemului este suficient pentru o astfel de baterie de soare mici, astfel ca o baterie mica, energia electrică stocată în timpul perioadelor de somn. Durata de viaţă un astfel de sistem este limitat în mod eficient baterie Degradarea numai, dar trebuie să fie suficientă pentru mulţi ani - unul dintre dispozitivele de autori Blaau David (David Blaauw).

Bazat pe acest design Acelaşi lucru se poate crea un senzori de auto-izolare a mediului, senzori in miniatura de poduri şi structuri, şi chiar implanturile medicale, trimiterea în mod regulat informaţii medicale despre starea organismului. Acum, cadre universitare de lucru privind comercializarea de tehnologie.

 Для выработки тока определённые участки этого чипа пришлось Între timp, alţi oameni de ştiinţă au mers mult mai departe spre miniaturizarea convertoare solare. Dawn Bonnell (Dawn Bonnell) si colegii sai de la Universitatea din Pennsylvania a anuntat recent crearea cip din lume în primul rând, alimentat de lumină.

Titlul de "primul" aici destul de discutabil, dar spre deosebire de alte evoluţii similare, nu există circuite separate electronice şi celule solare sunt conectate în acelaşi dispozitiv: aici suprafaţă foarte de cip este prelucrat într-un mod care este atât o celulă solară.

Doane nu au intenţia de a înlocui de "auto-susţine" scheme de obicei, electronica, dar în domenii specifice, cum ar chips-uri pot fi foarte utile. Ca şi în cazul anterior, acestea ar putea constitui baza de senzori microscopice autonome. Dar nu e tot.

Având în predat un chip de lumină, de asemenea, emite, dar la frecvenţe diferite, să vă pregătiţi pentru constructie din caramida de la calculator optice, capabile să funcţioneze la viteze mari sau, de exemplu, pentru a simula nu la un nivel de software, dar circuitele de fier neuronale din creier. Raze de lumina, chips-uri, cum ar conectarea împreună, ei ar fi înlocuit în acest caz, neurotransmiţători, şi chips-uri se - neuroni izolate.

Pentru a transforma acest sistem într-un produs gata de utilizat, va necesita mai mulţi ani de muncă, atât timp cât realizarea Bonnell este mai mult de interes academic. Dar arată cum poate fi neobişnuit celule fotovoltaice, şi, uneori, ca un "simplu" schimbare la scara lor ar putea conduce la noi oportunităţi pentru tehnologie.

Pe rolul de motive de scară şi Semprius compania americană, mikropechati original tehnologia panouri solare. Ideea, care promovează Semprius, în termeni generali nu este nouă: Compania consideră că cele mai eficiente (inclusiv raportul putere / cost) de celule fotovoltaice pot fi obţinute prin aplicarea acestora concentratori de lumină, care reduc fluxul mare de raze de soare in miniatura.

Солнечная батарейка от Semprius сама по себе насчитывает в поперечнике всего-то 0,6 миллиметра (чёрный квадратик). Она установлена на керамической подложке, снабжённой с двух сторон электрическими контактами (фото Semprius). Aceste dispozitive se pot combina cu consum redus de materii prime pentru fabricarea cu privire la tineeficienţei OKIMO este realizabil intr-un flux de lumină concentrată. Dar se confruntă cu problema de organizare a radiatorul: ca lentile si oglinzi curbate sunt în măsură să căldură material - toate bine ştiţi. ventilatoare apar şi încălzire - costul în creştere.

Găsiţi Semprius este că, cu dimensiunea scădere de celule individuale, solare în creştere problemă de supraîncălzire la început, dar apoi brusc încetează doar să existe.

În explicarea experţii firmei au panouri fotovoltaice este mai puţin de un milimetru in diametru este proporţie foarte mare de căldură începe să părăsească prin feţele laterale, în comparaţie cu tradiţionale de panouri plane solare dimensiune, astfel că panourile sunt incalzite la lumina submillimeter de o mie de "sori" în aproximativ aceeaşi ca convenţionale solare iluminare baterie neconcentrată lumina soarelui.

Acest lucru este demonstrat de panouri solare, creat în Semprius. Ei au trei straturi de arseniură de galiu pe bază de semiconductori, fiecare dintre care absoarbe spectrul său banda (care creşte eficienţa).

Făcut aceste panouri combinaţie de chimice gravură şi de imprimare, în care materialul foarte putin merge în coşul de gunoi. Procesul tehnologice dezvoltate de către profesorul John Rogers (John Rogers) de la Universitatea din Illinois, este cea a unui napolitana semiconductoare standard de patru pot primi 36000 celule submillimeter. Secretul nu este doar înlocuirea de taiere risipa de gravură, ci şi în faptul că atunci când creaţi fiecare porţiune de celule solare este eliminat cu o placă strat foarte subţire, care este apoi trimis la noile condiţii.

Conform testelor independente, eficienţa acestor celule variază de la 25% la 35%. Compania a constatat că acestea pot furniza energie electrică la un preţ de 10 de centi pe kilowatt-oră. Şi costul de instalare va fi 2-3 $ pe watt putere de ieşire. de producţie în masă de module solare cu concentratori, lentile şi panouri solare submillimeter interiorul Semprius intenţionează să înceapă în 2013.

Şi până când a ajuns la un acord cu Siemens industria să dezvolte în comun şi de a crea un sistem de demonstraţie grozav, proiectat pentru a arăta toate beneficiile tehnologiei.

Sursă