Название: Полимерные солнечные батареи.
Основной предмет: физика, нанотехнология
Область знания: физика
Актуальность: Глобальный энергетический кризис заставляет искать новые источники энергии. При этом практически неиссякаемый и бесплатный источник энергии - Солнце – дает за 1 час на Землю столько энергии, сколько человечество потребляет за на целый год. Ожидается, что в 21 веке солнечные батареи будут давать более 50% глобальной выработки электроэнергии. Для этого нужны дешевые и эффективные солнечные батареи, которыми можно было бы покрывать большие площади. Один из перспективных подходов в гелиоэнергетике основан на использовании полупроводниковых полимеров. Полимерные солнечных батареи могут быть легкие, гибкие и дешевые. Основные задачи в области полимерных солнечных батарей – повышение их КПД и срока службы.
Новизна: Создание полимерных солнечных батарей на основе новых полимеров.
Цель: Изготовить образцы полимерных солнечных батарей, исследовать их характеристики эффективности и срока службы.
Задачи:
1. Изучение принципов полупроводниковых солнечных батарей;
2. Освоение лабораторной технологии изготовления образцов полимерных батарей.
3. Измерение вольтамперных характеристик полученных образцов. Расчет параметров эффективности.
4. Исследование деградации полимерных солнечных батарей. Защита (инкапсуляция) батарей от воздействия атмосферных влаги и кислорода.
Экспериментальные подходы: нанесение тонких пленок из раствора, изготовление образцов полимерных солнечных батарей, измерение вольтамперных характеристик при солнечном освещении, нанесение защитных покрытий на образцы.
Минимальное необходимое оборудование для проведения испытаний полимерных солнечных батарей: мультиметр, лабораторный блок питания, лампа накаливания или естественное солнечное излучение.
Минимальные требования на материалы и оборудование для изготовления образцов полимерных солнечных батарей: подложки с прозрачным проводящим покрытием, порошок растворимого полупроводникового полимера, высокорастворимое производное фуллерена, проводящая паста, органический растворитель, электроплитка, вытяжной шкаф.
Освоение школьником теоретического материала:
Принципы работы солнечных батарей, нанесение тонких пленок, измерение электрических характеристик солнечных батарей.
Навыки, получаемые школьником:
- приготовление тонких полимерных пленок и нанокомпозитов,
- лабораторная технология изготовления полимерных солнечных батарей,
- измерение вольт-амперных характеристик батарей при солнечном освещении,
- обработка результатов экспериментальных измерений,
Предшествующий материал по школьной программе:
Физика (Электричество), Химия (полимеры, растворители)
Роль учителя: общее руководство проектом и координация с тьютором
Возможная помощь тьюторов: подбор теоретического материала, помощь в выборе материалов для солнечных батарей, техника изготовления солнечных батарей, работа с измерительным оборудованием, инструктаж по технике безопасности, демонстрационные лекции.
Примечания: в качестве дополнительного этапа работы планируется использовать полимерные солнечные батареи для электропитания макета умной карточки или иного портативного устройства.
Первичные литературные ссылки для начала поиска:
1. Гвоздкова И. А., Паращук Д. Ю., "Солнечная энергетика: подрастающий игрок," Химия и жизнь (3), 6-9 (2007).
2. Гоработва А. «Гелиоэнергетика на полимерах: российские возможности», http://www.strf.ru/material.aspx?CatalogId=222&d_no=38940
3. Ковач Е. «В магазин - с "умной" картой» , http://rus.ruvr.ru/2011/06/02/51166288.html
 |
|
 |
|
брасываются чуть ли не каждый день и скоро покроют всю планету. Не такое ли будущее ожидает и с такими солнечными батареями? Они покроют большие площади, отработают ... А дальше что? Останутся на тех же площадях. Скажут невыгодно их убирать.
