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Posted in | Nanomaterials | Nanoenergy

Los Científicos de Argonne Refinan Técnica Para Fabricar las Células Solares

Published on November 10, 2009 at 5:43 PM

Los Científicos en el Ministerio de los E.E.U.U. de Laboratorio (DOE) Nacional de Argonne de la Energía han refinado una técnica para fabricar las células solares creando los tubos del material semiconductor y después “creciendo” los polímeros directamente dentro de ellos. El método tiene el potencial de ser importante más barato que el proceso usado para hacer las células solares comerciales de hoy.

Esta imagen generada por ordenador muestra los nanotubes, 10.000 veces más pequeño que el ancho de un cabello humano, que comprenden una nueva técnica desarrollada en Argonne para las células solares “cada vez mayor”.

Porque los costos de producción de la generación de hoy de células solares evitan que compitan económicamente con combustibles fósiles, los investigadores de Argonne están trabajando re-para imaginarse el diseño básico de la célula solar. La Mayoría de las células solares actuales utilizan el telururo cristalino del silicio o de cadmio, pero el crecimiento de un cristal de gran pureza es energía y necesitando mucho trabajo, haciendo las células costosas.

La generación siguiente, llamada las células solares híbridas, utiliza una mezcla de materiales orgánicos e inorgánicos más baratos. Para combinar estos materiales efectivo, los investigadores de Argonne crearon una nueva técnica para crecer nanotubes inorgánicos del interior orgánico de los polímeros directamente.

En su nivel más básico, la tecnología de la célula solar confía en una serie de procesos iniciados cuando los fotones, o las partículas de la luz, pulso el material semiconductor. Cuando un fotón golpea la célula, excita un electrón fuera de su estado inicial, yéndose detrás de un “agujero” de la carga positiva.

Las células solares Híbridas contienen dos tipos separados de material semiconductor: uno conducto los electrones, los otros agujeros. En la unión entre los dos semiconductores, el par del electrón-agujero consigue separado, creando una corriente.

En el estudio, el Querido y los colegas de Seth del nanoscientist de Argonne en Argonne y la Universidad de Chicago tuvieron que repensar la geometría de los dos materiales. Si los dos semiconductores se colocan demasiado lejos aparte, los pares del electrón-agujero morirán en tránsito. Sin Embargo, si pila de discos demasiado de cerca, las cargas separadas no lo harán fuera de la célula.

En el diseño de una opción, los científicos emparejaron un polímero conjugado electrón-donante con el dióxido de titanio del validador del electrón (TiO2).

El Dióxido de titanio forma fácilmente diez minúsculos de los tubos apenas de tiempos de los nanómetros across-10,000 más pequeños que un cabello humano. Las Filas de nanotubes minúsculos, uniformes brotan a través de una película del titanio que se ha sumergido en un baño electroquímico.

El paso de progresión siguiente requirió a los investigadores llenar los nanotubes del proceso orgánico de la frustración del polímero-uno.

“Llenar nanotubes del polímero es como intentar rellenar los espaguetis mojados en un vector por completo de agujeros minúsculos,” Darling dijo. “El polímero termina hacia arriba doblar y torcerse, que lleva a las ineficacias porque atrapa las cavidades de aire mientras que va y porque los polímeros torcidos no conducto cargas también.

“Además, este polímero no tiene gusto del dióxido de titanio,” Querido adicional. “Tira Tan lejos del interfaz siempre que pueda.”

Intentando evadir este problema, las personas golpeadas en la idea de crecer el polímero directamente dentro de los tubos. Llenaron los tubos de un precursor del polímero, encendieron la luz ultravioleta, y permitieron los polímeros crecer dentro de los tubos.

Crecido esta manera, el polímero no arroja lejos del TiO2. De hecho, las pruebas sugieren que los dos materiales mezclen real en el nivel molecular; juntas son capaces de capturar la luz en las longitudes de onda inaccesibles a cualquiera de los dos materiales solamente. Este método “de cosecha propia” es potencialmente mucho menos costoso que el proceso intensivo en energía que produce los cristales del silicio usados en células solares de hoy.

Estos dispositivos superan dramáticamente ésos fabricados llenando los nanotubes del polímero pre-crecido, produciendo cerca de 10 veces más electricidad de luz del sol absorbente. Las células solares producidas por esta técnica, sin embargo, no aprovechan actualmente tanto de la energía disponible de la luz del sol como pueden las células de silicio. Esperanzas Queridas que otros experimentos mejorarán la eficiencia de las células.

El papel, titulado “Mejoró las Células Solares Híbridas vía la Polimerización ULTRAVIOLETA in situ”, fue publicado en el gorrón Pequeño y es accesible en línea.

El Financiamiento para esta investigación fue proporcionado por el Ministerio de Oficina de la Energía de las Ciencias Básicas de la Energía y por los NSF-Materiales Investigue el Centro de la Ciencia y de la Ingeniería en la Universidad de Chicago.

Last Update: 13. January 2012 11:34

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