Seit etwa 2010 sind immer mehr kompakte Geräte auf der Welt erschienen. Die Rede ist von allen möglichen unbemannten Drohnen, medizinischen Sensoren und so weiter. Sie sind in der Lage, komplexe Aufgaben wie Höhenflüge, Erkundung von Territorien und Überwachung der Gesundheit von Menschen durchzuführen, haben jedoch einen großen Nachteil – eine kurze Dauer der autonomen Arbeit. Da diese Geräte klein sind, können sie nicht mit großen Batterien bestückt werden. Dieses Problem kann nur durch die Installation von Sonnenkollektoren gelöst werden. Derzeit sind die meisten dieser Netzteile auch in ihrer Größe beeindruckend, aber kürzlich haben arabische Wissenschaftler eine Technologie entwickelt, mit der sich winzige und leichte Panels herstellen lassen. Es wird berichtet, dass sie auf Wunsch sogar auf der Oberfläche von Seifenblasen angebracht werden können. Klingt faszinierend, also kommen wir zu den Details.
Arabische Wissenschaftler haben die kleinsten Sonnenkollektoren der Welt entwickelt
Inhalt
- 1 Das leichteste Solarmodul
- 2 Wie Solarmodule funktionieren?
- 3 Warum Solarmodule? < li>4 Die Effizienz von Sonnenkollektoren
Das leichteste Sonnenkollektor
Auf der Website der King Abdullah University in Saudi wurde über die neue Erfindung arabischer Wissenschaftler berichtet Arabien. Tatsächlich haben sie neue Tintenarten für einen 3D-Drucker entwickelt – sie können in mehreren Schichten aufgetragen werden, um dünne Solarmodule zu erstellen.
Dünne Sonnenkollektoren können auch auf empfindlichen Oberflächen installiert werden
Wie funktionieren Sonnenkollektoren?
Sonnenkollektoren bestehen aus mehreren Schichten. Die erste wird als photoaktive Schicht bezeichnetund unter dem Einfluss von Sonnenlicht gibt Elektronen ab – negativ geladene Elementarteilchen. Die zweite Schicht ist die Kathodenelektrode , die Elektronen aufnimmt. Als photoaktive Schicht verwendeten die Forscher das organische Material P3HT: O-IDTBR. Die Elektrode war ein Material, das als PEDOT: PSS bezeichnet wurde.
Dünne Sonnenkollektorstruktur
Zuvor haben andere Wissenschaftlergruppen bereits dünne Solarpanels hergestellt, in deren Struktur jedoch das spröde Indium-Zinn-Oxid als Elektrode fungierte. Eine technologische Innovation liegt darin, dass das Material PEDOT:PSS sehr flexibel ist. Bemerkenswert ist auch, dass die Wissenschaftler die winzigen Sonnenkollektoren mit einer Zinkoxidschicht versehen haben, die die Übertragung der elektrischen Energie beschleunigt. Sie bedeckten diese gesamte Struktur mit Parylene, einem flexiblen Material, das vor Wasser geschützt und für lebende Organismen sicher ist. Dank dieser Beschichtung können Solarmodule sogar in medizinischen Geräten verwendet werden, die am menschlichen Körper befestigt oder implantiert werden.
Im Video erfahren Sie viel mehr über die Funktionsweise von Sonnenkollektoren. Noch besser, lesen Sie das Material meines Kollegen Artem Sutyagin – er hat alles perfekt erklärt
Warum brauchen wir Sonnenkollektoren?
Natürlich ist alles oben Geschriebene eine sehr kurze und vereinfachte Beschreibung der Technologie. Hauptsache für uns ist, dass es mittlerweile dünne und leichte Solarmodule gibt und sich schon recht gut bewährt haben. Es wird berichtet, dass sie direkt auf Glas und andere zerbrechliche Materialien gedruckt werden können. Die erstellten Platten hielten bis zu sechs Stunden in Süß- und Salzwasser aus, haben also den Wasserbeständigkeitstest praktisch bestanden. Solche Energiequellen werden vor allem in medizinischen Miniaturgeräten zur Überwachung des menschlichen Gesundheitszustands nützlich sein. Und dann können sie in allen Arten von tragbarer Elektronik wie Smartwatches verwendet werden.
Dank der neuen Sonnenkollektoren müssen Fitnessarmbänder nicht aufgeladen werden
Siehe auch: Ein Analogon einer Solarbatterie oder wie man Energie aus dem Schatten gewinnt
Die Effizienz von Sonnenkollektoren
Solarmodule sind leicht und eignen sich für den Einsatz in medizinischen Geräten – daran gibt es kaum Zweifel. Aber ich frage mich persönlich, wie effizient diese Energiequellen sind. Tatsächlich lässt die Effizienz auch bei großen Solarmodulen zu wünschen übrig – sie verarbeiten nur 12 bis 18% des auf sie fallenden Sonnenlichts effizient. Es ist zu hoffen, dass die oben erwähnte Zinkoxidschicht die höchstmögliche Effizienz bietet und die Panels tatsächlich in der Lage sein werden, elektronische Geräte mit ausreichend Energie zu versorgen. Es ist derzeit nicht bekannt, wann die erstellten Panels in kommerziellen Geräten verwendet werden.
Auch große Solarmodule können sich nicht mit hoher Effizienz rühmen. Wie werden sich Miniaturanaloge zeigen?
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Ich habe kürzlich darüber gesprochen, wie amerikanische Ingenieure die kleinste Flugmaschine der Welt entwickelt haben. Er heißt “Mikroflieger” und funktioniert ganz einfach – mit seinen Flügeln fängt er den Wind auf und fällt langsam zu Boden. Es wird angenommen, dass viele dieser Geräte nach Bedarf gebaut und verwendet werden können, um Veränderungen in der Umwelt sowie die Ausbreitung von Krankheiten zu verfolgen. Um dieses Gerät jedoch mit Sensoren auszustatten, müssen Sie es mit einer Lichtquelle versorgen. Es scheint, als ob amerikanische Wissenschaftler ihre arabischen Kollegen kontaktieren sollten.