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Nanoparticles Argenté Améliorent l'Efficience de Pile Solaire

Published on October 7, 2009 at 9:56 AM

Les Chercheurs à l'Université De L'Etat D'Ohio expérimentent avec les semi-conducteurs de polymère qui absorbent l'énergie du soleil et produisent de l'électricité. L'objectif : des piles solaires plus légères, meilleur marché, et plus-flexibles.

Elles ont maintenant découvert qu'ajouter les morceaux minuscules de l'argent au plastique amplifie le de la génération actuelle électrique des matériaux.

Paul Berger, professeur d'élém. élect. et ingénierie informatique et professeur de la physique à la Condition de l'Ohio, a abouti l'équipe qui a enregistré les résultats en ligne dans les Matériaux À énergie solaire de tourillon et les Piles Solaires.

Berger et son équipe ont mesuré la quantité de la lumière absorbée et de la densité de courant -- la quantité de courant électrique produite selon le centimètre carré -- produit par un polymère expérimental de pile solaire avec et sans les nano-particules argentées.

Sans argent, le matériau a produit de 6,2 milliampères selon le centimètre carré. Avec de l'argent, il a produit de 7,0 -- une augmentation de presque 12 pour cent.

La petite aide argentée de particules la capture de polymère un éventail de longueurs d'onde de lumière solaire que soyez normalement possible, qui augmente consécutivement la sortie actuelle, Berger a expliqué.

Il a ajouté qu'avec davantage de travail, cette technologie pourrait aller un long chemin vers rendre polymère les piles solaires commercialement viables.

« L'absorption de la lumière des piles solaires de polymère est aujourd'hui inadéquat, » il a dit. « Les matériaux haut-exécutants ont une performance globale d'environ 5 pour cent. Même avec le coût de production relativement faible des polymères comparés à d'autres matériaux de pile solaire, vous devriez encore amplifier cette efficience au moins à 10 pour cent pour tourner un bénéfice. Une voie de faire qui serait d'augmenter le domaine des longueurs d'onde qu'ils absorbent. Les polymères Actuels absorbent seulement une petite partie de la lumière solaire d'incident. »

La technique neuve de fabrication concerne emballer chaque particule argentée dans une couche ultra-mince de polymère -- un polymère différent que le polymère de lumière-absorption qui compose la pile solaire -- avant de les déposer ci-dessous le polymère de lumière-absorption ; la couche empêche les particules argentées de grouper, mais leur permet également auto-d'assembler dans un dense et la configuration de mosaïque régulière que Berger en masse compacte croit est principale à augmenter l'absorption de la lumière.

Quoique les particules argentées permettent au matériau de produire un courant 12 pour cent plus électrique, cette amélioration peut ne pas traduire directement en augmentation de 12 pour cent d'efficience générale de pile solaire. Beaucoup de facteurs effectuent l'efficience, et une certaine énergie peut être détruite.

Toujours, les nanoparticles argentés ont pu amplifier la performance globale de pratiquement n'importe quel genre de pile solaire -- ceux ont effectué à partir des polymères ou d'autres matériaux de semi-conducteur. Berger et ses collègues étudient maintenant d'autres formulations de nanoparticle qui augmenteraient ce numéro davantage.

« En changeant la couche organique, nous pourrions changer l'écartement des particules et modifier la taille de chaque particule. En réglant avec précision la configuration de mosaïque, nous pourrions déménager l'absorption améliorée à différentes longueurs d'onde, et obtenons ainsi bien plus d'une amélioration. Je pense que nous pouvons obtenir plusieurs % de plus, » il a dit.

Le polymère de semi-conducteur capture plus de lumière parce que les nanoparticles en métal absorbent la lumière qui serait normalement gaspillée. Cette énergie de la lumière supplémentaire excite des électrons dans les particules en métal, produisant les plasmons appelés d'ondes d'électron -- une croix entre le plasma et les photons. Les plasmons dansent en travers de la surface, déposant l'énergie à l'intérieur de la pile solaire qui serait autrement détruite.

Les Chercheurs avaient recherché une voie de produire des plasmons en piles solaires sans augmenter grand la difficulté et le coût de fabrication. Vu que sa technique utilise le matériel simple de fabrication à la température ambiante, et donné que les particules argentées auto-assemblent basé seulement sur la chimie de la couche, Berger estime que n'importe quel laboratoire pourrait facilement se servir de cette conclusion.

« Non seulement l'efficience de recherche de semaine mieux, mais également plus à prix réduit aussi, » il a ajouté.
Ses co-auteurs sur l'article incluent l'élève Courtiser-Juin Yoon, qui conduit ce travail pour son doctorat ; Fernando Teixeira, professeur agrégé d'élém. élect. et ingénierie informatique ; et Jiwen Liu, Thirumalai Durasisamy, Rao Revur, et Suvankar Sengupa -- tout le MetaMateria Partners, LLC, ancien de Columbus, l'Ohio, qui a enduit les nano-particules argentées du polymère.

Ce travail a été financé par le Centre de Wright pour l'Innovation et la Commercialisation de Photovoltaics, et l'Institut pour la Recherche de Matériaux à la Condition de l'Ohio.

Last Update: 13. January 2012 16:03

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