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銀納米粒子提高太陽能電池的效率

Published on October 7, 2009 at 9:56 AM

美國俄亥俄州立大學在研究人員正在試驗用聚合物半導體吸收太陽的能量發電。其目標是:更輕,更便宜,更靈活的太陽能電池。

他們已經發現了銀的微小位,添加到塑料增強材料的電流產生。

伯傑教授,電氣和計算機工程和俄亥俄州立大學物理學教授,保羅帶領的團隊,在雜誌太陽能材料和太陽能電池在線報導的結果。

伯傑和他的團隊衡量吸收的光量和電流密度 - 每平方厘米產生的電流的量 - 一個實驗性的太陽能電池聚合物產生的使用和不使用銀納米粒子。

沒有銀,材料產生每平方厘米6.2毫​​安培。與銀,產生 7.0 - 增加近12%。

小銀粒子的聚合物捕捉更多的太陽光的波長範圍比通常是可能的,這反過來又增加了電流輸出,伯傑解釋道。

他補充說,進一步的工作,這項技術可以繼續朝著使聚合物太陽能電池在商業上可行的很長的路要走。

“聚合物太陽能電池的光吸收不足的今天,”他說。 “表現最出色的材料有一個約 5%的整體效率。即使相對較低的生產成本相比,其他的太陽能電池材料的聚合物,你仍然有提高效率至少10%的扭虧為盈。有辦法做到這一點,將擴大他們吸收的波長範圍。當前聚合物只能吸收了入射光的一小部分。“

新的製造技術,涉及到裝箱每個超薄聚合物層的銀粒子 - 不同的聚合物比,使得太陽能電池的光吸收的聚合物 - 前存入下面的光吸收的聚合物塗層可防止銀顆粒結塊,而且還允許他們自組裝成一個密集和經常性的馬賽克圖案,伯傑認為,關鍵是提高光的吸收。

雖然銀粒子使材料產生 12%更多的電流,這種改善可能無法直接轉換成一個整體太陽能電池的效率增加12%。許多因素的影響效率,一些能量,可能會丟失。

儘管如此,銀納米粒子可以提高整體效率幾乎任何類型的太陽能電池 - 聚合物或其他半導體材料製成的。伯傑和他的同事們正在研究其他納米粒子配方,會進一步增加,這個數字。

“我們可以通過改變有機塗料,改變粒子的間距和改變每個粒子的大小。通過微調的馬賽克圖案,我們可以移動增強吸收不同波長,從而得到改善。我認為我們可以得到更多的幾個百分點,“他說。

半導體聚合物捕獲更多的光線,由於金屬納米粒子吸收光線,通常會被浪費。這種額外的光能激發電子在金屬顆粒,創建電子波,稱為等離子體 - 等離子和光子之間的交叉。等離子體舞蹈在表面上,沉積,否則將失去內部的太陽能電池的能源。

研究人員一直在尋找一種方式,大大增加了難度和製造成本,而不必在太陽能電池的等離子體。由於他的技術在室溫下使用簡單的加工設備,並給予銀顆粒自組裝只能在基於化學塗層,伯傑認為,任何實驗室都可以很容易地利用這一發現。

“不僅一周尋求更好的效率,也降低成本太大,”他補充說。
他在紙張上的共同作者包括學生宇軍尹,誰是開展這項工作,為他的博士學位;費爾南多特謝拉,電氣和計算機工程副教授;劉和劉繼文前來鑑定,Thirumalai Durasisamy,饒 Revur,和Suvankar Sengupa - 所有MetaMateria合夥公司,有限責任公司,曾任美國俄亥俄州哥倫布市,這銀納米粒子與聚合物塗層。

這項工作是由賴特中心光伏技術創新和商業化,並在俄亥俄州立大學的材料研究學會。

Last Update: 5. October 2011 05:06

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