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Nanotechnologie in der Solarenergie

Durch Willen Soutter

Themen Umfaßt

Einleitung
Drei Generationen von Sonnenkollektoren
    Die Rolle der Nanotechnologie
Neue Fortschritte in der Sonnenkollektor-Nanotechnologie
    Selbstreinigende Sonnenkollektoren
    Farbe-Erhöhte Solarzellen - Nachahmung von Fotosynthese
Schlussfolgerungen
Bezüge

Einleitung

Sonnenkollektoren sind eins der populärsten Formulare der erneuerbarer Energie. Sie in zunehmendem Maße sind durch einzelne Haushalte und Geschäfte gewohnt, etwas von ihrem eigenen Strom, besonders in den warmen Ländern zu produzieren und ökologiebewusstere Länder wie Deutschland (sehen Sie Einfügung).

Am Kern von Handelssonnenkollektoren sind Solarzellen (PV) - Einheiten, die Solarenergie in eine elektrische Spannung konvertieren. Diese werden aus einigen Schichten Materialien, jedes mit einem spezifischen Set Eigenschaften hergestellt, die zu seinem Job entsprochen werden. Fortschritte in den Materialien, die in PV-Zellen verwendet werden, drücken die Leistungsfähigkeit und die Kosten von Sonnenkollektoren runter, und helfen schließlich der Anwendung von Sonnenkollektoren, um, über den inländischen, industriellen und Gitter-stufigen Anwendungen weiterverbreitet zu werden.

Die Hauptziele von R&D für PV-Technologien sind:

  • erhöhen Sie die Lichtabsorptionskinetik
  • erhöhen Sie die Leistungsfähigkeit des photo-voltaischen Effektes
  • verringern Sie die Kosten von Herstellung
  • machen Sie PV-Zellen anwendbar zu den verschiedenen Schuppen und zu den Stellen

Drei Generationen von Sonnenkollektoren

Foto-voltaische Technologie ist in drei eindeutige Generationen kategorisiert worden, die Kennzeichenschrittschichten in den Materialien und in den Produktionstechniken verwendet, um die Zellen zu machen.

Die erste Generation von Solarzellen verwendet sehr kristallenes Silikon der hohen Qualität. Diese sind teuer herzustellen und haben eine ziemlich niedrige theoretische Leistungsfähigkeits-Grenze auf herum 33%.

PV-Zellen der Zweiten Generation setzen Dünnfilmtechnologien mit anderen Halbleitermaterialien wie Kadmiumtellurid (CdTe) und Kupferindiumgalliumselenid (CIGS) ein. Diese Materialien können Verarbeitungskosten beträchtlich verringern und versprechen viel höhere theoretische Leistungsfähigkeit als Silikon-basierte PV-Materialien.

Dritte Generation PV ist eine viel breitere Gruppe Technologien, die oder in den Entwicklungsphasen auftauchen. Technologien betrachteten häufig Teil dieser dritten Generation enthalten Quantumspunkte, nanostructured Halbleiter und formloses Silikon.

Die Rolle der Nanotechnologie

Nanotechnologie kann bei der Auslegung helfen und zweite Generation, Dünnfilm PV-Zellen herstellen. Jedoch kommen Nanomaterials wirklich in ihre Selbst in der dritten Generation von Solarzellentechnologien, in denen neue Technologien nanowires mögen, Quantumspunkte und Radialkreuzungen fangen an, die Obergrenzen von PV-Leistungsfähigkeit zu drücken.

Nanostructures kann auch erlauben, dass effiziente Solarzellen von den billigeren, herkömmlicheren Materialien, wie Silikon- und Titandioxid gemacht werden. Obgleich die Sperren gekostet werden, die wenn man Großserienfertigungstechniken für Nano--erhöhte PV-Zellen mit einbezogen werden, entwickelt, lässt der Gebrauch von billigeren Rohstoffen die Kosten von kommerziellen Solarzellen fortfahren sich zu verringern.

Abbildung 2. Diagramm einer Solarzelle. Nanomaterials haben das Potenzial, die Leistung jeder Schicht in der Zelle - von den transparenteren Beschichtungen und von den leitfähigeren Elektroden zu den effizienteren Absorbern zu erhöhen. Bildkredit: NREL

Neue Fortschritte in der Sonnenkollektor-Nanotechnologie

Selbstreinigende Sonnenkollektoren

im Juli 2012 ecoSolargy startete eine Reichweite der Sonnenkollektoren, die selbstreinigendes Glas verwenden - dieses hält die Panels frei vom Schmutz und vom Rückstand, um zu garantieren dass die PV-Zellen so viel der Vorfallsolarenergie empfangen, wie möglich. Diese Technik ist sehr effektiv, wenn sie den herkömmlichen Zellen hilft, um an der Höchst-Leistungsfähigkeit durchzuführen.

Wir sehen vermutlich viel mehr dieser Sortierung der indirekten Anwendung von Nanotechnologie zu den Sonnenkollektoren in den kommenden Jahren, bevor Nanotechnologie in der Lage ist, einen beträchtlichen Marktanteil an den tatsächlichen verwendeten PV-Materialien zu gewinnen.

Farbe-Erhöhte Solarzellen - Nachahmung von Fotosynthese

im Mai 2012 entwickelten Northwestern-Universitäts-Forscher eine neue Sortierung „der Farbe-sensibilisierten“ Solarzelle (Teil der zweiten Generation der photo-voltaischen Technologien), das eine organische Farbenmonomolekulare schicht verwendet, um zu helfen, Sonnenlicht zu absorbieren, viel, wie Pflanzen für Fotosynthese tun.

Farbe-Sensibilisierte PV-Zellen sind vor erforscht worden - jedoch die organische verwendete Farbe ist normalerweise eine Flüssigkeit, die heraus lecken kann und die Lebenszeit der Zelle drastisch verkürzen. Das Fortschritt, das vom Team an der Nordöstlichen Universität gemacht wird, ist, eine Farbe zu verwenden, die gerade ist, wie effektiv am Erfassen der Solarenergie, aber verfestigt sich und verhindert sie am Lecken und am Geben der Zelle einer lebensfähigen Lebenszeit.

Ihre neue Solarzelle verwendet auch einige andere Nanomaterials, wie Titandioxid nanoparticles und Dünnfilme des Zäsiumzinnjodids, wie leistungsstarkes P-artig und N-Halbleiter.

Schlussfolgerungen

Solarenergie schaut mehr und mehr attraktiv, da andere Stromerzeugungsmethoden wie Fossilienbrennstoffe und Kernkraft unter zunehmende genaue Untersuchung kommen. Die Leistung, die vom Sonnenlicht möglicherweise geerntet werden könnte, ist weit darüber hinaus unsere Anforderungen. Jedoch gehörten die hohen Kosten von Fertigung mit den Sonnenkollektoren dazu, verbunden mit verhältnismäßig niedriger Leistungsfähigkeit, bedeuten, dass es noch eine lange Zeit dauert, die Investition wieder herzustellen, ob, Sonnenkollektoren auf das Dach eines Hauses einbauend oder einen Megawattschuppe Solarlandwirtschaftlichen betrieb aufbauend.

Es gibt noch Sperren zur Herstellung der Nanomaterials, die die Strombegrenzungen auf PV-Leistungsfähigkeit anheben konnten. Es ist aufmunternd, jedoch den Reichtum der Forschung Nano---erhöhten, zu sehen in den Bereich einzusteigen, und etwas Kleinunternehmen zu sehen anzufangen in den Handel zu bringen Sonnenkollektoren. Mit der aktuellen Entwicklungsgeschwindigkeit ist Solarenergie wahrscheinlich, von seinen Marktnischen des Stroms verhältnismäßig auszubrechen und einen erheblichen Anteil des Energie der Welten-Energiemarktes zu gewinnen.

Klicken Sie hier für die spätesten Nachrichten auf Solarnanotechnologie von AZoNano.

Bezüge

Date Added: Aug 9, 2012 | Updated: Dec 17, 2012

Last Update: 17. December 2012 11:43

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