Гибкие LED-панели на солнечной энергии заменят керосиновые лампы

Днём устройства, изготовлением которых занимается Фредерик Кебс (Frederik Krebs), можно спутать со старыми плёнками для фильмоскопов и проекторов. С наступлением ночи всё меняется: стоит соединить расположенные по углам пластин металлические клеммы, и появится свет достаточно яркий, чтобы можно было читать. Учёный из датской Национальной лаборатории возобновляемой энергии (National Laboratory for Sustainable Energy) разработал простой способ интегрировать органические светоизлучающие диоды, фотоэлектрические ячейки и сверхтонкие литиевые батареи в инновационную лампу. Кебс надеется, что уже в следующем году начнутся продажи продукта, который станет альтернативой керосиновому освещению для более чем 1,5 млрд людей в развивающихся странах, не имеющих доступа к электричеству.

Если первая стадия воплощения проекта завершится успехом, это будет означать возможность дальнейших шагов по коммерциализации органической фотоэлектрической технологии, которая ранее считалась малоэффективной. Большинство таких солнечных ячеек состоят из проводящих полимеров и углеродных наноструктур, в правильной комбинации повторяющих p-n переходы в кремниевых и других неорганических полупроводниковых компонентах. Но эффективность получается намного меньшей, поскольку полимеры являются плохими проводниками. По словам главного исполнительного директора Plextronics Эндрю В. Ханна (Andrew W. Hannah), совершенствование материалов позволяет говорить о преимуществах полимерных ячеек для некоторых прикладных задач. Так, тестирование в Национальной лаборатории возобновляемой энергии (National Renewable Energy Laboratory) американского Министерства энергетики подтвердило, что фотоэлектрические гибкие материалы при соответствующей защите от воды и воздуха могут годами находиться во внешней среде без ущерба для работоспособности. Эффективность усилиями учёных также постепенно увеличивается. В первом квартале 2010 года Plextronics планирует представить новый тип полимерных "чернил", обладающих показателем преобразования 6-6,5% для небольших солнечных ячеек. Такие характеристики должны подтолкнуть производителей к выпуску портативных и потребляющих небольшое количество энергии устройств, таких как зарядные станции для аккумуляторов и массивы сенсоров.

Относительно крупные модули Кебса преобразуют всего 1-2% попадающей на них солнечной энергии. Но даже настолько неэффективные решения для населённых пунктов без электросетей могут быть выгодным приобретением. Лишённые современных искусственных источников освещения поселения в Африке, Азии и Латинской Америке зависят от керосина и свечей, при этом среднестатистическое домашнее хозяйство затрачивает от $40 до $80 ежегодно на коптящие источники скудного света. Такие данные приводит немецкое агентство Deutsche Gesellschaft für Technische Zusammenarbeit (GTZ). Согласно его информации, в 2009 году самые дешёвые устройства с работающими от солнечной энергии LED-диодами можно приобрести за сумму, эквивалентную стоимости годового запаса керосина. Лампы Кребса должны стать более выгодным вложением средств. Используемая им технология предполагает печать ячеек и схем на рулонах гибкой пластиковой плёнки толщиной 25 мкм и площадью в сотни м². Аналогичным путём на ячейки наносится слой медных проводников, а диоды, гибкие батареи и другие элементы крепятся при помощи эпоксидного клея с серебром.

Стоимость выпускаемых лабораторией в Копенгагене прототипов составляет $27 за лампу, но широкомасштабное производство благодаря коммерческому партнёру исследователя Mekoprint Electronics может снизить её до $7, а в случае с китайскими производственными линиями – еще вдвое. Выпускаемая Mekoprint модель была протестирована в Замбии этим летом, когда группа студентов Датской школы бизнеса (Danish business school) раздала замбийцам 196 ламп в рамках проводимой европейцами летней школы на кофейной плантации неподалёку от Лусаки. Одна из выявленных проблем заключается в расслаивании гибких 1-мм модулей. Кребс намерен решить её изменением расположения солнечных элементов на пластиковой подложке. Помимо этого, через 10-20 минут качество излучения падало, что показало необходимость в переработке схемы питания LED. Следующие испытания будут проведены уже с устройствами нового поколения в Мали и Малави. Кребс ожидает, что функционировать они будут не менее года – вполне разумный, по его мнению, срок для лампы, стоимость которой вчетверо меньше годового бюджета на освещение.