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Gli Scienziati di Argonne Raffinano la Tecnica Per Fabbricare le Pile Solari

Published on November 10, 2009 at 5:43 PM

Gli Scienziati al Dipartimento Per L'Energia di Stati Uniti il Laboratorio Nazionale (DOE) del Argonne Hanno raffinato una tecnica per fabbricare le pile solari creando i tubi di materiale semiconduttore e poi “coltivando„ i polimeri direttamente loro. Il metodo ha il potenziale di essere significativamente più economico del trattamento usato per fare le odierne pile solari commerciali.

Questa immagine generata da computer mostra i nanotubes, 10.000 volte più piccola della larghezza dei capelli umani, che comprendono una nuova tecnica sviluppata a Argonne per le pile solari “crescenti„.

Poiché i costi di produzione di odierna generazione di pile solari impediscono loro di fare concorrenza economicamente ai combustibili fossili, i ricercatori di Argonne stanno lavorando ri-per immaginare la progettazione di base della pila solare. La Maggior Parte delle pile solari correnti usano il silicio o il tellururo di cadmio cristallino, ma coltivare un a cristallo di grande purezza è energia ed ad alto contenuto di manodopera, rendendo le celle costose.

La generazione seguente, chiamata pile solari ibride, usa una miscela dei materiali organici ed inorganici più economici. Per combinare questi materiali efficacemente, i ricercatori di Argonne hanno creato una nuova tecnica per coltivare direttamente i nanotubes inorganici dell'interno organico dei polimeri.

Al suo livello più fondamentale, la tecnologia della pila solare conta su una serie di trattamenti iniziati quando i fotoni, o le particelle di indicatore luminoso, direzione il materiale semiconduttore. Quando un fotone colpisce la cella, eccita un elettrone dal suo stato iniziale, lasciante “un foro„ della carica positiva.

Le pile solari Ibride contengono due tipi separati di materiali semiconduttori: uno conduce gli elettroni, gli altri fori. Alla giunzione fra i due semiconduttori, il paio del elettrone-foro ottiene separato, creando una corrente.

Nello studio, il Tesoro ed i colleghi di Seth di nanoscientist di Argonne a Argonne ed all'Università di Chicago hanno dovuto ripensare la geometria dei due materiali. Se i due semiconduttori sono collocati troppo distanti, le paia del elettrone-foro moriranno in transito. Tuttavia, se sono imballate troppo molto attentamente, le spese separate non lo faranno dalla cella.

Nella progettazione dell'alternativa, gli scienziati hanno accoppiato un polimero coniugato elettrone-donante con il biossido di titanio del ricettore dell'elettrone (TiO2).

Il Biossido di titanio forma prontamente i dieci minuscoli dei tubi appena dei tempi di nanometri across-10,000 più piccoli dei capelli umani. Le Righe dei nanotubes minuscoli e costanti germogliano attraverso una pellicola del titanio che è stato sommerso in un bagno elettrochimico.

Il punto seguente ha richiesto ai ricercatori di riempire i nanotubes di trattamento organico di frustrazione del polimero-un.

“Riempire i nanotubes di polimero è come la prova di farcire gli spaghetti bagnati in una tabella in pieno dei fori minuscoli,„ Darling ha detto. “Il polimero finisce il piegamento e la torsione, che piombo alle inefficienze sia perché intrappola le caselle di aria mentre va che perché i polimeri torti non conducono le spese pure.

“Inoltre, questo polimero non gradisce il biossido di titanio,„ Tesoro aggiunto. “Così tira a partire dall'interfaccia ogni volta che può.„

Provando a schivare questo problema, il gruppo colpito sull'idea di coltura del polimero direttamente dentro i tubi. Hanno riempito i tubi di precursore del polimero, hanno acceso la luce ultravioletta ed hanno lasciato i polimeri svilupparsi all'interno dei tubi.

Sviluppato questo modo, il polimero non lancia a partire dal TiO2. Infatti, le prove suggeriscono che i due materiali realmente mescolino al livello molecolare; possono insieme catturare l'indicatore luminoso alle lunghezze d'onda inaccessibili all'uno o l'altro dei due materiali da solo. Questo metodo “nostrano„ è potenzialmente molto meno costoso che il trattamento energia-intensivo che produce i cristalli del silicio utilizzati nelle odierne pile solari.

Queste unità superano drammaticamente quelle da costruzione riempiendo i nanotubes di polimero pre-crescente, producendo la circa 10 volte più elettricità dalla luce solare assorbente. Le pile solari prodotte da questa tecnica, tuttavia, corrente non sfruttano tanto dell'energia disponibile proveniente da luce solare come le cellule al silicio possono. Speranze Care che ulteriori esperimenti miglioreranno il risparmio di temi delle cellule.

Il documento, intitolato “Ha Migliorato le Pile Solari Ibride via Polimerizzazione UV in situ„, è stato pubblicato nel giornale Piccolo ed è accessibile in linea.

Il Finanziamento per questa ricerca è stato fornito dal Dipartimento Per L'Energia l'Ufficio Delle Scienze Di Base di Energia e dai NSF-Materiali Ricerchi il Centro di Assistenza Tecnica e di Scienza all'Università di Chicago.

Last Update: 13. January 2012 12:42

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