Mezinárodní výzkumný tým navrhl použití štěpených (recyklovatelných) polymerů natrávených biomasou jako materiálu pro PV povlaky a zapouzdřovací hmoty. Vědci vyvinuli povlak pro FV články, který údajně umožňuje zvýšení výkonu až o 10 %.
Mezinárodní výzkumný tým zkoumal použití recyklovatelných polymerů natrávených biomasou pro výrobu povlaků a zapouzdřovacích látek pro fotovoltaické články. Digestate polymery jsou materiály uvolňované během procesů anaerobní digesce, které rozkládají organický materiál v nepřítomnosti kyslíku. Tyto procesy lze využít pro výrobu elektřiny, vytápění a jako zdroj biopaliv.
„Zbytkový odpad, který vzniká po procesu anaerobní digesce, známý jako digestát, představuje významné ekologické výzvy, pokud není zpracován,“ uvedli akademici. „Digestát je komplexní směs organických a anorganických sloučenin, které mohou zahrnovat živiny, těžké kovy a patogeny. Pokud se uvolní do životního prostředí bez řádného ošetření, může mít škodlivé účinky, včetně znečištění půdy a vody.“
Ve svém výzkumu akademický tým vyrobil buňky potažené polymery digestátu a zkoumal je z hlediska účinnosti a trvanlivosti. Konkrétně použili digestáty EcoPolyBlend (EPB) a NanoBioCelluSynth (NBCS).
EPB je biodegradovatelná polymerní směs obsahující asi 60 % biopolymerů, včetně polysacharidů a proteinů. NBCS je na druhé straně založeno na nanomateriálech vyráběných rozkladem anaerobní biomasy bohaté na celulózu. Ta se štěpí na nanočástice celulózy. Obsahuje 80 % nanocelulózy.
„Získání biodegradabilních polymerů z anaerobního digestátu biomasy obvykle zahrnuje řadu kroků,“ vysvětlili vědci. „Nejprve digestát prochází separačním procesem, aby se odstranily pevné nečistoty a kontaminanty a zanechávají po sobě rafinovanější organické zbytky. Tento zbytek, bohatý na biologicky odbouratelné materiály, je poté podroben různým chemickým nebo mechanickým úpravám, aby se extrahovaly a izolovaly polymery. Tyto polymery lze dále čistit a zpracovávat do použitelných forem.“
Výzkumníci provedli 20 experimentů pro každý článek pomocí analyzátoru výkonu solárních článků, spektrofotometru, komor pro prostředí, komor pro vlhkost, zátěžových testerů, zařízení pro měření uhlíkové stopy, nástrojů pro analýzu dopadu půdy a vody a softwaru pro ekonomické modelování.
Výzkumníci navrhují použití štěpených polymerů pro povlaky fotovoltaických článků a zapouzdřovací látky
,,Studie zahrnuje komplexní experimentální design, měnící se tloušťku povlaku, přímé normální ozáření (DNI), teplotu suchého teploměru (DBT) a úrovně relativní vlhkosti (RH). A to proto, aby se mohlo analyzovat, jak různé typy regenerovaných biologicky odbouratelných polymerů interagují s různými podmínkami prostředí,“ vysvětlila skupina.
Analýza ukázala, že EPB umožňuje 2 % zvýšení výkonu, zatímco NBCS vede k 10 % zvýšení. EPB však nabízí pětiletou životnost ve srovnání se třemi lety NBCS. První vyžaduje povlak 150 nm, zatímco druhý vyžaduje silnější vrstvu 200 nm. EPB je také o 20 % levnější než NBCS.
„Schopnost EPB udržet 95 % počáteční účinnosti po deseti letech expozice je chvályhodná,“ dodali výzkumníci. „NBCS vyniká v podmínkách vysoké vlhkosti a prodlužuje životnost solárních článků o osm let ve srovnání s články bez povrchové úpravy. Optimalizace ukázala, že lepších výsledků se dosáhlo při DNI = 8 W/m2, DBT = 40 °C a RH = 70 % pro oba studované materiály.“
Jejich zjištění se prezentovala v dokumentu „Udržitelné povlaky pro zelené solární fotovoltaické články: výkon a dopad recyklovatelných polymerů digestátu biomasy na životní prostředí“, publikované ve vědeckých zprávách. Skupina zahrnovala výzkumníky ze saúdskoarabské univerzity Qassim, indické Jamia Millia Islamia, univerzity Al Falah, technologického institutu Raj Kumar Goel a etiopské univerzity Mizan-Tepi.
Zdroj: pv-magazine, Vapol
