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Posted in | Nanomaterials | Nanoenergy

Les Scientifiques d'Argonne Polissent la Technique Pour Fabriquer les Piles Solaires

Published on November 10, 2009 at 5:43 PM

Les Scientifiques au Ministère De L'énergie des États-Unis le Laboratoire (DOE) National d'Argonne Ont poli une technique pour fabriquer les piles solaires en produisant des tubes de matériau semi-conducteur et « puis en élevant » des polymères directement à l'intérieur de eux. La méthode a le potentiel d'être sensiblement meilleur marché que le procédé employé pour effectuer les piles solaires commerciales d'aujourd'hui.

Cette image générée par ordinateur affiche des nanotubes, 10.000 fois plus petite que la largeur des cheveux, qui comportent une technique neuve développée chez Argonne pour les piles solaires « croissantes ».

Puisque les coûts de production du rétablissement d'aujourd'hui des piles solaires les empêchent de concurrencer économiquement des combustibles fossiles, les chercheurs d'Argonne travaillent re-pour imaginer le design de base de la pile solaire. La Plupart Des piles solaires actuelles utilisent le tellurure cristallin de silicium ou de cadmium, mais l'élevage d'un cristal de grande pureté est énergie et de main-d'oeuvre, rendant les cellules chères.

Le prochain rétablissement, les piles solaires hybrides appelées, utilisations un mélange de matériaux organiques et minéraux meilleur marché. Pour combiner ces matériaux effectivement, les chercheurs d'Argonne ont produit une technique neuve pour élever des nanotubes minéraux d'intérieur organique de polymères directement.

À son la plupart de niveau de la base, la technologie de pile solaire se fonde sur une suite de procédés initiés quand les photons, ou les particules de la lumière, heurtent le matériau semi-conducteur. Quand un photon heurte la cellule, il excite un électron hors de sa condition initiale, laissant un « trou » de charge positive.

Les piles solaires Hybrides contiennent deux types indépendants de matériau semi-conducteur : on conduit des électrons, les autres trous. À la jonction entre les deux semi-conducteurs, la paire d'électron-trou obtient séparée, produisant un courant.

Dans l'étude, le Chouchou et les collègues de Seth de nanoscientist d'Argonne à Argonne et à l'Université de Chicago ont dû repenser la géométrie des deux matériaux. Si les deux semi-conducteurs sont mis trop éloignés, les paires d'électron-trou mourront en transit. Cependant, s'ils sont bourrés trop attentivement, les frais séparés ne l'effectueront pas hors de la cellule.

En concevant une alternative, les scientifiques ont appareillé un polymère conjugué de électron-don avec du dioxyde de titane d'accepteur d'électron (TiO2).

Le Dioxyde de titane forme promptement des dizaines minuscules de tubes juste de temps des nanomètres across-10,000 plus petits que des cheveux. Les Lignes des nanotubes minuscules et uniformes poussent en travers d'un film du titane qui a été submergé dans un bain électrochimique.

La prochaine phase a exigé des chercheurs de remplir nanotubes de procédé frustrant de polymère-un organique.

« Remplir nanotubes du polymère est comme l'essai de farcir les spaghetti mouillés dans une table complètement des trous minuscules, » Darling a dit. « Le polymère termine la courbure et se déformer, qui mène aux inefficacités parce qu'elle enferme des poches d'air pendant qu'elle disparaît et parce que les polymères déformés ne conduisent pas des frais aussi bien.

« De plus, ce polymère n'aime pas le dioxyde de titane, » Chouchou ajouté. « Ainsi il tire à partir de la surface adjacente chaque fois qu'il peut. »

Essayant d'éviter ce problème, l'équipe heurtée sur l'idée d'élever le polymère directement à l'intérieur des tubes. Ils ont rempli tubes de précurseur de polymère, ont allumé le rayonnement ultraviolet, et ont laissé les polymères se développer dans les tubes.

Développé de cette façon, le polymère ne bronche pas à partir du TiO2. En fait, les tests suggèrent que les deux matériaux se mélangent réellement au niveau moléculaire ; ensemble ils peuvent capturer la lumière aux longueurs d'onde inaccessibles à l'un ou l'autre des deux seuls matériaux. Cette méthode « du cru » est potentiellement beaucoup moins chère que le procédé grand consommateur d'énergie qui produit les cristaux de silicium utilisés en piles solaires d'aujourd'hui.

Ces dispositifs surpassent excessivement ceux fabriqués en remplissant nanotubes du polymère pré-élevé, produisant environ 10 fois plus d'électricité à partir de la lumière solaire absorbée. Les piles solaires produites par cette technique, cependant, n'arment pas actuel autant de l'énergie disponible de la lumière solaire que les cellules de silicium peuvent. Espoirs Chéris que d'autres expériences amélioreront l'efficience des cellules.

Le papier, intitulé « A Amélioré les Piles Solaires Hybrides par l'intermédiaire de la Polymérisation UV in situ », a été publié dans le Petit de tourillon et est accessible en ligne.

Le Financement pour cette recherche a été fourni par le Ministère De L'énergie le Bureau Des Sciences De base d'Énergie et par les NSF-Matériaux Recherchez le Centre du Scientifique et Technique à l'Université de Chicago.

Last Update: 13. January 2012 12:37

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