Uudsed pestavad päikeseelemendid

Jaapani uurimisinstituudi RIKEN ja Tokyo Ülikooli teadlased on välja töötanud uut tüüpi ultraõhukesed, kerged ja pestavad päikeseelemendid. Fotoelektrilised päikeseelemendid (PV-elemendid) on mõlemalt poolt kaetud hästi painduva veekindla elastomeeriga. Seade toodab päikesest elektrit ka pärast selle vees leotamist, venitamist ja kokku surumist.

Teadlaste uurimistöö tulemused avaldati 18. septembril ajakirjas Nature Energy. Uut tüüpi pestavad päikeseelemendid saab tulevikus panna energiaga varustama näiteks riietesse integreeritud tervisemonitore ja muid kaasaskantavaid elektroonikaseadmeid.

Uurimisgrupi juhi Takao Someya sõnul on asjade interneti üks nõudmisi toiteallikate arendamine mitmesuguste kaasaskantavate seadmete, sh ka kehal kantavate seadmete tarvis. Viimased võivad sisaldada andureid, mis registreerivad südamelööke ja kehatemperatuuri, ning saadavad (vajaduse korral üle interneti) õigeaegselt hoiatusi inimese terviseprobleemide kohta. Ka varem on püütud luua kangastesse integreeritavaid päikeseelemente, kuid senini ei ole need osutunud piisavalt vastupidavaks kõigi oluliste tegurite – vee, ilmastikutingimuste ja deformatsiooni suhtes.

Jaapani teadlaste välja töötatud ultraõhukesed, väga kerged ja hästi painduvad fotoelektrilised elemendid põhinevad polümeeril PNTz4T. Seade on mõlemalt poolt kaetud elastomeeriga, mis laseb läbi päikesevalguse, kuid muudab päikeselemendi vee- ja õhukindlaks ning tänu sellele oma eelkäijatest vastupidavamaks.

Päikeseelementide testimisel ksutati kunstlikku päikesekiirgust 100 mW/cm² (millivatti ruutsentimeetri kohta). Katsete tulemusena saadi PV-elementide kasuteguriks 7,9 %. PV-elemendite võimsustihedus  oli 7,86 mW/cm²  ja voolutihedus 13,8 mA/cm² (milliamprit ruutsentimeetri kohta) pingel 0,57 V. Pärast 2-tunnist vees leotamist vähenes päikeseelementide kasutegur vaid 5,4 %. Et välja selgitada PV-elementide deformatsioonikindlus, suruti neid 20 tsükli jooksul kokku ligi poole võrra. Selle tulemusel vähenes päikeseelementide kasutegur ca 20 %.

RIEKENi (RIKEN Center for Emergent Matter Science) uurimisinstituudi teadlase Kenjiro Fukuda sõnul loodab uurimisgrupp, et innovaatilised ultraõhukesed, kerged, vee- ja ilmastikukindlad PV-elemendid leiavad edaspidi kasutuamist kaasaskantavate seadmete energiaga varustamisel.

Keskkonnatehnika

  • Artikkel ajakirjas Nature Energy. Hiroaki Jinno, Kenjiro Fukuda, Xiaomin Xu, Sungjun Park, Yasuhito Suzuki, Mari Koizumi, Tomoyuki Yokota, Itaru Osaka, Kazuo Takimiya, and Takao Someya, “Stretchable and waterproof elastomer-coated organic photovoltaics for washable electronic textile applications”, Nature Energy, doi: 10.1038/s41560-017-0001-3