Site Sponsors
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D
Posted in | Nanoenergy | Dendrimers

There is 1 related live offer.

Save 25% on magneTherm

Νανοσωματίδια αργύρου Βελτίωση της αποδοτικότητας ηλιακών κυττάρων

Published on October 7, 2009 at 9:56 AM

Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο του Οχάιο πειραματίζονται με πολυμερές ημιαγωγούς που απορροφούν την ηλιακή ενέργεια και παράγουν ηλεκτρική ενέργεια. Ο στόχος: ελαφρύτερα, φθηνότερη και πιο-εύκαμπτα ηλιακά κύτταρα.

Τώρα έχουν ανακαλύψει ότι η προσθήκη μικροσκοπικά κομμάτια του αργύρου με το πλαστικό ενισχύει την ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος γενιά των υλικών ».

Paul Berger, καθηγητής Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών και καθηγητής της Φυσικής στο Ohio State, επικεφαλής της ομάδας που ανέφεραν τα αποτελέσματα σε απευθείας σύνδεση στο περιοδικό Υλικών Solar Energy και τα ηλιακά κύτταρα.

Berger και η ομάδα του μέτρησαν την ποσότητα του φωτός που απορροφάται και την πυκνότητα ρεύματος - το ποσό του ηλεκτρικού ρεύματος που παράγεται ανά τετραγωνικό εκατοστό - που παράγεται από ένα πειραματικό ηλιακό κύτταρο πολυμερές με και χωρίς ασημένιο νανο-σωματίδια.

Χωρίς ασημί, το υλικό που παράγεται 6,2 milli-αμπέρ ανά τετραγωνικό εκατοστό. Με το ασημένιο, το παράγει 7.0 - μια αύξηση σχεδόν 12 τοις εκατό.

Τα μικρά σωματίδια αργύρου βοηθήσουν το πολυμερές συλλάβει ένα ευρύτερο φάσμα των μηκών κύματος του ηλιακού φωτός από ό, τι θα έπρεπε κανονικά να είναι δυνατό, η οποία με τη σειρά του αυξάνει το ρεύμα εξόδου, Berger εξηγεί.

Πρόσθεσε ότι με τη συνέχιση των εργασιών, η τεχνολογία αυτή θα μπορούσε να προχωρήσει αρκετά προς την παραγωγή του πολυμερούς ηλιακά κύτταρα εμπορικά βιώσιμη.

«Η απορρόφηση του φωτός του πολυμερούς ηλιακά κύτταρα είναι ανεπαρκής σήμερα», είπε. "Η κορυφαίες επιδόσεις υλικά έχουν συνολική απόδοση περίπου 5 τοις εκατό. Ακόμη και με το σχετικά χαμηλό κόστος παραγωγής των πολυμερών σε σύγκριση με άλλες ηλιακών κυττάρων υλικά, τότε θα πρέπει ακόμα να ενισχυθεί η αποτελεσματικότητα σε τουλάχιστον 10 τοις εκατό για να γυρίσει ένα κέρδος. Ένας τρόπος για να γίνει αυτό θα ήταν να διευρυνθεί το φάσμα των μηκών κύματος που απορροφούν. Τρέχουσα πολυμερή μόνο απορροφούν ένα μικρό μέρος του ηλιακού φωτός περιστατικό. "

Η νέα τεχνική κατασκευής περιλαμβάνει περισφίγγει κάθε ασήμι σωματιδίων σε ένα εξαιρετικά λεπτό στρώμα πολυμερούς - ένα διαφορετικό πολυμερές από το φως απορρόφησης πολυμερές που αποτελεί το ηλιακό κύτταρο - πριν από την κατάθεση τους κάτω από το φως απορρόφησης πολυμερές? Η επικάλυψη αποτρέπει το ασήμι σωματιδίων από τη συγκέντρωση, αλλά και τους επιτρέπει να αυτο-συναρμολόγηση σε ένα πυκνό και τακτική μοτίβο μωσαϊκό που Berger πιστεύει ότι είναι το κλειδί για την ενίσχυση της απορρόφησης του φωτός.

Ακόμα κι αν το ασημένιο σωματίδια επιτρέπουν την ύλη για την παραγωγή 12 τοις εκατό περισσότερο ηλεκτρικό ρεύμα, η βελτίωση αυτή δεν μπορεί να μεταφράζονται άμεσα σε μια αύξηση 12 τοις εκατό της συνολικής αποδοτικότητας ηλιακών κυττάρων. Πολλοί αποδοτικότητα επίδραση παραγόντων, και κάποια ενέργεια μπορεί να χαθεί.

Ακόμα, τα νανοσωματίδια αργύρου θα μπορούσε να ενισχύσει τη συνολική αποτελεσματικότητα του σχεδόν κάθε είδος των ηλιακών κυττάρων - εκείνες που καταβάλλονται από πολυμερή ή άλλα υλικά ημιαγωγών. Berger και οι συνεργάτες του μελετούν τώρα τα άλλα σκευάσματα νανοσωματιδίων που θα αυξήσει τον αριθμό περαιτέρω.

«Με την αλλαγή της οργανικής επίστρωσης, θα μπορούσαμε να αλλάξετε την απόσταση των σωματιδίων και μεταβάλλουν το μέγεθος του κάθε σωματιδίου. Με την προσαρμογή των μοτίβο μωσαϊκό, θα μπορούσαμε να προχωρήσουμε στην αυξημένη απορρόφηση σε διαφορετικά μήκη κύματος, και έτσι να πάρει ακόμη περισσότερα από μια βελτίωση. Νομίζω ότι μπορούμε να πάρουμε πολλά τοις εκατό περισσότερο ", είπε.

Η ημιαγωγών πολυμερές συλλαμβάνει περισσότερο φως, επειδή το μέταλλο νανοσωματίδια απορροφούν το φως που κανονικά θα έπρεπε να πάει χαμένη. Αυτή η επιπλέον ενέργεια φως διεγείρει τα ηλεκτρόνια στα μεταλλικά σωματίδια, δημιουργώντας ηλεκτρονίων κύματα που ονομάζονται πλασμονίων - ένας σταυρός μεταξύ του πλάσματος και τα φωτόνια. Η πλασμονίων χορού σε όλη την επιφάνεια, καταθέτοντας την ενέργεια μέσα στο ηλιακό κύτταρο που διαφορετικά θα χαθεί.

Οι ερευνητές έχουν ψάξει για έναν τρόπο να παράγουν πλασμονίων σε ηλιακά κύτταρα, χωρίς σημαντική αύξηση της δυσκολία και το κόστος κατασκευής. Δεδομένου ότι η τεχνική του, χρησιμοποιεί απλό εξοπλισμό κατασκευής σε θερμοκρασία δωματίου, και δεδομένου ότι τα σωματίδια αργύρου αυτο-συναρμολόγηση με βάση μόνο τη χημεία της επικάλυψης, Berger πιστεύει ότι κάθε εργαστήριο θα μπορούσε εύκολα να κάνει χρήση αυτού του ευρήματος.

"Όχι μόνο εβδομάδες αναζητούν καλύτερη απόδοση, αλλά και χαμηλότερο κόστος πάρα πολύ", πρόσθεσε.
Οι συνεργάτες του στο χαρτί περιλαμβάνουν φοιτητής Woo-Jun Yoon, ο οποίος πραγματοποιεί αυτό το έργο για το πτυχίο του διδακτορικού? Fernando Teixeira, αναπληρωτής καθηγητής Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών? Και Jiwen Liu, Thirumalai Durasisamy, Rao Revur, και Suvankar Sengupa - όλα MetaMateria Partners, LLC, πρώην του Columbus, Οχάιο, η οποία με επικάλυψη το ασημένιο νανο-σωματίδια με πολυμερές.

Το έργο αυτό χρηματοδοτήθηκε από το Κέντρο Wright για φωτοβολταϊκά Καινοτομίας και της εμπορευματοποίησης, καθώς και το Ινστιτούτο Έρευνας Υλικών στο Ohio State.

Last Update: 8. October 2011 04:11

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit