Любая система производства энергии должна стать более экологически устойчивой, если она вообще хочет продолжать свое существование. И 3D-печать может быть предпочтительным методом производства. Такие гиганты, как GE, уже знают об этом и внедряют 3D-печать для оптимизации многих традиционных методов производства энергии. Оказывается, 3D-печать также будет ключевой в солнечной энергетике, поскольку будущие фотоэлектрические системы, вероятно, будут состоять из полимерных, то есть органических материалов, напечатанных на 3D-принтере в нестандартных формах.
Эти OPV (органические фотовольтаики) исследуются Национальной физической лабораторией Великобритании, и это не случайно, поскольку, как оказалось, OPV более эффективны в облачную погоду, чем под прямыми солнечными лучами. Прежде всего, поскольку они основаны на органических полимерах, их можно быстро производить и наносить даже на большие площади с помощью 3D-печати.
Видео ниже, опубликованное Plasticphotovoltaics.org (центр исследований OPV в Техническом университете Дании), показывает, насколько быстро и легко выполняется весь процесс сборки фотогальванических элементов. Солнечный парк в видео - это первый в мире парк органических солнечных батарей, в котором используются полимерные солнечные элементы собственной разработки.
Энергетический срок окупаемости практической установки полимерных солнечных батарей на деревянной платформе площадью 250 квадратных метров составляет 180 дней при эксплуатации на юге Испании. В Дании, где сейчас находится установка, срок окупаемости энергии составляет 277 дней. Было продемонстрировано, что скорость установки и демонтажа достигает 100 м/мин. Это делает установку солнечного парка чрезвычайно быстрой по сравнению со всеми существующими технологиями солнечных батарей.
Другой интересный аспект, как сообщает Национальная Физическая Лаборатория, заключается в том, что эти пластиковые фотогальванические элементы более эффективны в производстве энергии в условиях низкой освещенности. Это не означает, что они производят больше энергии в пасмурную погоду, но в таких условиях они более эффективны, чем стандартные кремниевые фотоэлектрические элементы.
По этой причине они могут производить с эффективностью около 13% в пасмурный день. Эти данные стали чем-то вроде бумеранга для роста OPV, поскольку стандартные коммерческие фотоэлектрические элементы могут достигать эффективности преобразования 20% при воздействии прямых солнечных лучей. Большинство современных рейтинговых систем учитывают только максимальную эффективность и не учитывают, что в облачных условиях эффективность стандартной фотогальваники падает значительно ниже 13% запаса OPV.
Поскольку солнечная энергия растет так быстро, многие теперь предсказывают, что OPV могут оказаться на пороге массового внедрения, особенно с учетом гораздо более низких затрат и производственных требований. Как пояснили в Департаменте преобразования и хранения энергии Дании (DTU), полимерный солнечный элемент состоит из ряда тонких функциональных слоев, нанесенных на полимерную фольгу. Используя чернила, содержащие активные материалы, можно использовать стандартную технологию печати для очень быстрого нанесения слоя на весь рулон, подобно гигантскому 3D-принтеру. Такие рулонные процессы позволяют масштабировать производство до очень больших масштабов с ограниченными капитальными затратами.