Стойкое чёрное покрытие продлит жизнь тепловых солнечных панелей и уменьшит воздействие на окружающую среду

Швейцарские исследователи из Федерального технологического института в Лозанне (Federal Institute of Technology in Lausanne) создали чёрное покрытие для тепловых солнечных панелей, которое сохраняет свой первоначальный цвет значительно дольше в сравнении с традиционными материалами. Его использование позволит продлить жизнь панелей и тем самым повысить общую эффективность сбора солнечной энергии.

Как и у большинства конструктивных элементов здания, продолжительность жизни тепловых солнечных панелей должна быть не менее 25-30 лет. В ходе их эксплуатации средняя температура составляет около 80оС, поднимаясь в летнее время до 200оС. При такой температуре довольно сложно обеспечить надёжную работу устройств столь длительное время, учитывая непрерывное воздействие воздуха и атмосферной влаги.

Чтобы замедлить процесс старения и обеспечить длительную работоспособность солнечных нагревательных систем исследователи улучшили черное покрытие, используемое для нагревателей и разработали оригинальный запатентованный метод для его нанесения.

Чёрный цвет — ключевой элемент эффективности тепловых панелей, благодаря которому улавливается 90% поступающей энергии. Но со временем любое покрытие теряет свои положительные свойства, чёрный перестаёт быть чёрным, и панель становится менее эффективной.

Инновационный процесс, разработанный в Лозанне, предполагает нанесение тонких слоёв трех различных материалов, более устойчивых и менее токсичных, чем хром, используемый в панелях в настоящее время. Новый материал обеспечивает высокую прочность на открытом воздухе при температуре до 300-400оС, что позволит отказаться от использования дорогих стеклянных вакуумных трубок.

Исключительную стойкость к высоким температурам обеспечило использование в покрытии нанокристаллов. Новый многослойный чёрный материал, призванный заменить традиционный хром, доминирующий на рынке сегодня, состоит из кобальта, марганца и меди. Марганец обеспечивает устойчивый чёрный цвет, кобальт — высокую стойкость к коррозии, а медь — идеальную теплопроводность.

«Мы стремились разработать селективные слои, которые хорошо поглощают свет, но при этом менее токсичны, чем хром, и поэтому обратили внимание на эти материалы», - рассказал глава исследовательской группы Андреас Шулер (Andreas Schüler). Как оказалось, многослойный материал, нанесённый химическим способом, обладает исключительной термостойкостью, прежде недостижимой с использованием покрытий на основе хрома. Без ухудшения свойств материал выдерживает температуру 360оС в воздушной среде.

Новое покрытие наносится на стальные трубки панелей методом последовательного погружения в наноматериалы с индукционным нагреванием каждого слоя, что позволяет зафиксировать элементы и удалить углерод.

По мнению Андреаса Шулера метод, для коммерческого использования которого еще предстоит разработать технологию, благодаря способности переносить высокие температуры может быть использован не только в тепловых солнечных панелях, но и на тепловых электростанциях.