Японское искусство киригами начало применяться в создании солнечных ячеек

Москва, 12:54, 01 Окт 2015, редакция FTimes.ru, автор Сергей Кузнецов.

Японское искусство обращения с бумагой, обычно используется для создания изысканных бумажных журавликов и подобных изящных игрушек, но сегодня исследователи используют его для инноваций в энергетическом мире.

Ученые из Университета Мичигана использовали древнее искусство вырезания из бумаги, киригами, для создания уникальных тонкопленочных солнечных ячеек, которые можно использовать в методе следования за солнцем, называемом «оптическим отслеживанием».

Это движение за солнцем позволяет ячейке поглощать больше солнечной энергии в течение дня. Ученые экспериментировали со способами включения киригами и оригами в создание новых технологий.

«Проблема отслеживания солнца была в течение многих лет», — сказал ведущий автор исследования, профессор Макс Штейн. «Есть много способов, которые включают моторы и шестеренки. Эта конструкция будет легче и изящнее».

Новый фотоэлемент, созданный по методике киригами — использует способность гнутых поверхностей создавать движения, изменяющие угол их поверхности. Чтобы добиться этого, материал медленно протягивается через небольшой механизм.

Изменения структуры материала, делают возможным для обычно жесткого объекта растягиваться и сгибаться. «Если вы начнете растягивать вещи, вы можете деформировать их определенным образом», — поясняет Штейн.

База фотоэлемента имеет достаточно простую структуру киригами из полос, вырезанных из полиимидной пленки, гибкой и остающейся стабильной в широком диапазоне температур (от минус 269 градусов Цельсия до 400 градусов Цельсия).

Дизайн ячеек предусматривает создание ряда коротких параллельных надрезов в полиимидной пленке, таким образом, что вершина одного отрезка будет на несколько сантиметров выше или ниже верхней части другого отрезка.

Методом холодной сварки верхняя часть металлизированной поверхности полупроводника приваривается к металлизированной поверхности полиимидного листа, которая выступает в качестве подложки для фотоэлектрических преобразователей.

Затем полиимидный лист и фотоэлектрические ячейки разрезаются на простые шаблоны киригами, потому, что они должны иметь одинаковую базовую структуру. Этот тип конструкции является менее неуклюжим и предлагает более экономичный способ оптического слежения, чем традиционные солнечные панели, которые должны управляться большими электромоторами, способными передвигать тяжелые панели синхронно с солнцем, говорят исследователи.

Солнечный элемент, построенный по принципу киригами, может также увеличить производство энергии от 20 до 40 процентами, сказали авторы. «Идея в том, чтобы потратить меньше денег и получить столько же энергии, как и прежде или за ту же сумму получить больше энергии», — считает Штейн.

Исследователи надеются, что они смогут продавать свои недавно разработанные фотоэлементы в ближайшем будущем, но это японское искусство, вдохновившее инновации, имеет потенциал для широкого диапазона применений.

Штейн добавил, что он и его коллеги изучают применение для этих типов конструкций в элементах фильтрации, электромагнитных устройствах и в акустике.