Международная исследовательская группа разработала солнечную панель с подложкой из натуральной цеолит-полиэфирной смолы вместо традиционного полиэтилентерефталата (ПЭТ). Новая технология улучшает тепловые и механические свойства панелей, а также снижает их экологическое воздействие. Использование натуральных волокон сизаля с покрытием из цеолит-полиэфирной смолы показало значительные преимущества: увеличение выходной мощности на 12 % по сравнению с обычными панелями и улучшение эффективности до 10,8 %. Помимо прочего, этот производственный процесс сокращает выбросы CO₂ на 60 % и потребление энергии на 50 %, по сравнению с ПЭТ.
Ученые внедрили в солнечные панели натуральные волокна из листьев агавы (сизаль), покрытые цеолит-полиэфирной смолой. Это повысило производительность и снизило температуру в панелях. Подложка была изготовлена методом вакуумного трансферного формования смолы (VARTM), что, по словам исследователей, обеспечивает оптимальное управление температурой и изоляцию.
При производстве деталей методом VARTM смолу загоняют в слои волокон с помощью вакуума. Волокна и смола находятся в специальной форме, которую закрывают вакуумным мешком. После того, как все волокна пропитаются смолой, деталь затвердевает при комнатной температуре.
Сначала исследователи подготовили поверхность, нанеся воск и сделав разметку. Затем уложили слои волокон на пленку, чтобы создать основу детали. Для лучшего пропитывания смолой добавили специальные слои и соединили все вакуумными трубками. Чтобы смола равномерно распределялась по волокнам, создавались отверстия. Затем конструкцию накрыли вакуумным чехлом, создав герметичную камеру. Размер детали составил 20×20 см, а толщина — от 1,5 до 3 мм. Для каждого слоя волокон добавляли 90 г цеолита и 135 г полиэстера.
Используя автоматический ламинатор солнечных модулей Ecolam Max 3, команда создала поликристаллическую солнечную панель мощностью 4,5 Вт. Панель размером 20×20 см имеет алюминиевый каркас и состоит из двух рядов ячеек. Каждая колонка соединена с байпасным диодом, образуя независимую электрическую цепь.
Исследования показали, что панели из сизаля с композитным покрытием обеспечивают увеличение напряжения на 8% и тока на 6% по сравнению с обычными панелями. Панели из чистого сизаля без покрытия продемонстрировали на 4% большее напряжение и на 3 % больший ток. Кроме того, панели из чистого сизаля с покрытием обеспечивают прирост выходной мощности на 12 %, в то время как аналогичные непокрытые панели показали прирост на 7 % по сравнению с обычными панелями. Эффективность солнечных панелей возросла с 9,75 % до 10,8 % для покрытых панелей из сизаля и до 10,2% для непокрытых.
Ученые также обнаружили, что при производстве волокон сизаля выделяется на 60 % меньше CO₂ и требуется на 50 % меньше энергии, чем при производстве подложек из ПЭТ. Солнечные панели с листами из волокон сизаля демонстрируют достаточную прочность на разрыв и ударопрочность, а также снижают рабочую температуру на 2–3 °C, обеспечивая стабильную работу и минимизируя потери тепла.
