Onderzoekers ontwikkelen micro-arrays van zonnecellen

Onderzoekers hebben een matrix van kleine zonnecellen gebouwd die geschikt is voor gebruik in kleine schakelingen. De zonnecellen werden van organisch materiaal gemaakt en meten slechts één vierkante millimeter per stuk.

De matrix van het zonnepaneel bestaat uit twintig afzonderlijke zonnecellen en is in staat 7,8V te genereren. Volgens de onderzoekers, die hun resultaten in het eerste nummer van het Journal of Renewable and Sustainable Energy zullen publiceren, stellen dat de zonnepanelen verder verkleind kunnen worden. De panelen worden gefabriceerd middels een combinatie van fotolithografie om de elektrodes te maken, waarna het organisch materiaal wordt aangebracht. De afmeting van het gehele paneel, bestaande uit tientallen individuele cellen van 1mm², is nu nog 2,2cm². Dat zou echter tot 0,01 vierkante millimeter gereduceerd kunnen worden. De zonnepanelen zouden ingezet kunnen worden in mems, ofwel micro-elektromechanische systemen. Dat zouden kleine sensors, knooppunten in een draadloos communicatienetwerk en robots kunnen zijn.

Voor dergelijke miniatuurtoepassingen vormt de energievoorziening al lange tijd een lastig vraagstuk: accu's hebben vaak onvoldoende capaciteit en te veel gewicht om in zeer kleine toepassingen gebruikt te worden. De continue aanvoer van energie die een zonnepaneel mogelijk maakt, zal in eerste instantie gebruikt worden om een kleine sensor die van nanobuizen is gemaakt van stroom te voorzien. De 7,8V die het kleine paneel kan produceren is echter nog onvoldoende voor de sensor: de onderzoekers werken aan de optimalisatie van de energie-opbrengt van het organische materiaal, waardoor het de benodigde 15V zal kunnen leveren. Tegen het eind van het jaar zou het door Darpa gesponsorde project die spanning moeten kunnen opbrengen. Het Amerikaanse leger zou de techniek in willen zetten om de 'soldaat van de toekomst' van intelligente sensors te voorzien die een beter beeld van het slagveld verschaffen.

Reacties (22)

[Verwijderd]

misschien heb ik het gemist maar wat is het vermogen dan zo'n panel?

[AntonH]

Dat is op dit moment nog niet zo heel erg belangrijk, aangezien het al lastig genoeg is om een dergelijke cel te fabriceren, laat staan een compleet paneel! Ga er maar vanuit dat het rendement van dit type zonnecel maximaal 5% is (typerend voor organisch), d.w.z. dat een twintigste van de energie uit zonlicht daadwerkelijk wordt omgezet in elektrische energie. Ter illustratie: een klassiek silicium zonnepaneel voor massaproductie heeft een rendement van ongeveer 20%.

Uiteraard hebben organische materialen andere voordelen: ze zijn flexibel, goedkoper en de gebruikte films zijn dunner (~300 nm i.t.t. 300 μm voor Si cellen). Overigens is een zonnecel altijd een gelijkspanningsbron!

[Reactie gewijzigd door AntonH op 25 juli 2024 17:56]

[dasiro]

erm dat is wel degelijk belangrijk. Als die 7.8V aan 0.0000001A is, dan ben je er geen fuck mee, als dit aan 0.001A is, dan kan dit al véél nuttiger zijn

[tweakerbee]

Makkelijker leesbaar: 100nA en 1mA, of 1 x 10^-7 A en 1 x 10^-3 A.

Lang leve de SI eenheden.

[Reactie gewijzigd door tweakerbee op 25 juli 2024 17:56]

[Timfonie]

Met 0,1uA kun je nog best wel wat doen. Denk aan nano-sensors als 'intelligent stof', die niet continue aan het werk zijn, maar bijv. eens per minuut even de temperatuur moeten meten en dit doorseinen. Dat kan in een fractie van een seconde.
Koppel de micro-zonnecellenreeks aan een kleine, maar voldoende krachtige condensator, die heel even genoeg stroom kan leveren om het circuit zijn werk te laten doen.

[knirfie244]

Zat ik me ook al af te vragen, zeer leuk die 7,8V, maar zonder stroomwaarde/vermogen zegt het nog niet veel.

Daarnaast gedraagt een zonnecel zich volgens mij meer als een stroombron dan als een spanningsbron...

[_Thanatos_]

Dat dacht ik ook gelijk, maar je moet wel bedenken dat de meeste elektronica niet werkt boven of onder een bepaalde spanning. Die móét dus gehaald worden, anders is die zonnecel waardeloos.

Ja, je kunt dan wel een trafo of inverter inzetten, maar dat weerlegt het "micro" weer, plus dat die modules een veel te laag rendement hebben.

[blobber]

maar je kunt er toch een paar in serie zetten?

[_Thanatos_]

Dat kan, maar als de zonnecel maar 10mV zou produceren, heb je er een buttload van nodig, wat weer het "micro" principe zou weerleggen. Natuurlijk is 7,8V handig, en natuurlijk kun je er twee in serie gebruiken als het 3,6V zou zijn. Maar veel te weinig zou het systeem onhandig en duur maken, doordat ze in serie moeten. Daarnaast zou er een exponentiele kans op uitval ontstaan, dus ook dat maakt het duur. Teveel sanning is nog onhandiger, omdat je de zonnecel niet in tweeën kunt hakken ofzo.

Dus maar goed dat ze 7,8V halen.

[_Pussycat_]

Een step-up-converter kan probleemloos op een ASIC worden ingebouwd en kan de spanning ook verhogen. Wordt bijvoorbeeld gedaan bij SD-kaarten, die uit de ca. 3 volt verzorgingsspanning de ca. 7 volt voor het beschrijven van flashgeheugen produceren.

[SkyFlyer]

Een micro-array is een DNA oligo techniek... hier vaak aangeduid als "DNA-chips". Beetje verwarrend zo'n titel...

[bloomcool]

Ben van mening dat een dergelijke uitvinding in de nabije toekomst zeer nuttig zal blijken. de eerste verbrandingsmoter had ook maar 1,5 pk. zou mooi zijn als je auto dergelijke cellen in de lak mee kunnen krijgen... leuke wat als...
goede ontwikkeling welke zeker potentie heeft om groot te worden!

[Grauw]

“Het Amerikaanse leger zou de techniek in willen zetten om de 'soldaat van de toekomst' van intelligente sensors te voorzien die een beter beeld van het slagveld verschaffen.”

Ha! Dus de soldaat van de toekomst zal ’s nachts ook niet veel zien .

[coretx]

Mensen zien overdag ook niet veel.
Wat dacht jij er van om bijv. het IR spectrum waar te kunnen nemen ?

[Verwijderd]

Weer een uitvinding gedaan gesponsord door het amerikaanse defensiebudget (wat wij indirect betalen omdat we ze geld ervoor lenen)

[Countess]

photovoltic zonne panelen hebben geen mooi weer nodig, alleen licht.

[Nox]

Maar met mooi weer is er meer zonnestraling dus meer licht dan bij bewolkt weer. Of zie ik het nou weer verkeerd?

[_Thanatos_]

Als bewolkt weer al voldoende stroom oplevert, dan heb je niet per se zonneschijn nodig

[DarkTemple]

vandaar dat hij ook zegt "alleen overdag", waar je niet op ingaat. Ik neem aan dat waar de soldaten worden ingezet het ook donker is 's avonds en 's nachts en niet dat er een felle bouwlamp boven hun hoofd brandt.

[Ge Someone]

In ieder geval wordt dit niet altijd waar gemaakt:

De continue aanvoer van energie die een zonnepaneel mogelijk maakt...