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Silbernes Nanoparticles Verbessern Solarzellen-Leistungsfähigkeit

Published on October 7, 2009 at 9:56 AM

Forscher an der Staat Ohio-Universität experimentieren mit Polymerhalbleitern, die die Energie der Sonne absorbieren und Strom erzeugen. Das Ziel: hellere, billigere und mehr-flexible Solarzellen.

Sie haben jetzt entdeckt, dass das Hinzufügen von kleinen Bits des Silbers dem Plastik die Generation des elektrischen Stroms der Materialien' auflädt.

Paul Berger, Professor der elektrischer und Computertechnik und Professor von Physik am Staat Ohio, führte das Team, das die Ergebnisse online in den Zapfen Solarenergie-Materialien und in den Solarzellen meldete.

Berger und sein Team maßen die Menge der Leuchte absorbiert und der Stromdichte -- die Menge des elektrischen Stroms erzeugt pro Quadratzentimeter -- erzeugt durch ein experimentelles Solarzellenpolymer mit und ohne silberne Nano-partikel.

Ohne Silber erzeugte das Material 6,2 Milli-Amperes pro Quadratzentimeter. Mit Silber erzeugte es 7,0 -- eine Zunahme von fast 12 Prozent.

Die kleine silberne Partikelhilfe die Polymererfassung eine breitere Reichweite der Wellenlängen des Sonnenlichts als normalerweise möglich seien Sie, das der Reihe nach die Stromabgabe erhöht, Berger erklärte.

Er fügte den mit weiterer Arbeit hinzu, diese Technologie könnte ein langer Weg in Richtung zur Herstellung Polymer von Solarzellen gehen Handels- lebensfähig.

„Die Lichtabsorption von Solarzellen des Polymers ist unzulänglicher heutiger Tag,“ sagte er. „Die höchst-Ausführungsmaterialien haben einen Gesamtwirkungsgrad von ungefähr 5 Prozent. Sogar mit den verhältnismäßig niedrigen Produktionskosten von den Polymeren, die mit anderen Solarzellenmaterialien verglichen wurden, würden Sie noch diese Leistungsfähigkeit zu mindestens 10 Prozent aufladen müssen, um einen Gewinn zu drehen. Eine Möglichkeit zu tun, die, die Reichweite der Wellenlängen zu erweitern sein würde, die sie absorbieren. Aktuelle Polymere absorbieren nur einen kleinen Teil des Vorfallsonnenlichts.“

Die neue Fälschungstechnik bezieht mit ein, jeden silbernen Partikel in einer ultradünnen Polymerschicht zu ummanteln -- ein anderes Polymer als das lichte-absorbierend Polymer, das die Solarzelle bildet -- bevor sie unter dem lichten-absorbierend Polymer abgegeben werden; die Beschichtung verhindert die silbernen Partikel an der Aufhäufung, aber lässt sie auch in ein dichtes selbst-zusammenbauen und regelmäßiges Mosaikmuster, dem Berger glaubt, ist zur Vergrößerung der Lichtabsorption Schlüssel.

Selbst wenn die silbernen Partikel das Material 12 Prozent elektrischeren Strom produzieren lassen, überträgt möglicherweise diese Verbesserung nicht direkt in eine 12-Prozent-Zunahme der globalen Solarzellen-Leistungsfähigkeit. Viele Faktoren bewirken Leistungsfähigkeit und etwas Energie kann verloren sein.

Noch konnten die silbernen nanoparticles den Gesamtwirkungsgrad praktisch irgendeiner Art Solarzelle aufladen -- die machten von den Polymeren oder von anderen Halbleitermaterialien. Berger und seine Kollegen studieren jetzt andere Nanoparticleformulierungen, die diese Zahl weiter erhöhen würden.

„, Indem wir die organische Beschichtung änderten, könnten wir den Abstand der Partikel ändern und die Größe jedes Partikels ändern. Indem wir das Mosaikmuster einstellten, könnten wir die erhöhte Absorption auf verschiedene Wellenlängen verschieben und erhalten folglich sogar noch mehr einer Verbesserung. Ich denke, dass wir einige Prozente mehr erhalten können,“ er sagte.

Das Halbleiterpolymer erfasst mehr Leuchte, weil die Metall-nanoparticles Leuchte absorbieren, die normalerweise vergeudet würde. Diese Extralichtenergie erregt Elektronen in den Metallpartikeln und stellt die Elektronwellen her, die Plasmons genannt werden -- ein Kreuz zwischen Plasma und Photonen. Die Plasmons tanzen über die Oberfläche und geben Energie innerhalb der Solarzelle ab, die andernfalls verloren würde.

Forscher haben nach einer Methode gesucht, Plasmons in den Solarzellen zu erzeugen, ohne die Schwierigkeit und die Kosten von Fertigung groß zu erhöhen. Angenommen, seine Technik einfaches Fälschungsgerät bei Zimmertemperatur verwendet und angenommen, die silbernen Partikel selbst-zusammenbauen, basierte nur auf der Chemie der Beschichtung, Berger glaubt, dass jedes mögliches Labor dieses Finden leicht ausnutzen könnte.

„Tut Nicht nur Leistungsfähigkeit des Wochensuchvorganges besser, aber auch geringere Kosten auch,“ fügte er hinzu.
Seine Mitverfasser auf dem Papier enthalten Studenten Anflehen-Jun Yoon, der diese Arbeit für seinen Doktorgrad durchführt; Fernando Teixeira, außerordentlicher Professor der elektrischer und Computertechnik; und Jiwen Liu, Thirumalai Durasisamy, Rao Revur und Suvankar Sengupa -- das ganzes MetaMateria Tut sich, LLC, früher von Columbus, Ohio zusammen, das die silbernen Nano-partikel mit Polymer beschichtete.

Diese Arbeit wurde von der Wright-Mitte für Innovation und Kommerzialisierung Photovoltaics und vom Institut für Material-Forschung am Staat Ohio finanziert.

Last Update: 13. January 2012 16:46

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