Site Sponsors
  • Save 20% On a Jenway 7315 Spectrophotometer from Bibby Scientific
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D
Posted in | Nanomaterials | Nanoenergy
Save 20% On a Jenway 7315 Spectrophotometer from Bibby Scientific

There is 1 related live offer.

20% Off Jenway Spectrophotometer

Argonne Wetenschappers Verfijn techniek voor zonnecellen

Published on November 10, 2009 at 5:43 PM

Wetenschappers van het US Department of Energy (DOE) Argonne National Laboratory hebben een verfijnde techniek om zonnecellen door het creëren van buizen van halfgeleidend materiaal en vervolgens "groeiende" polymeren, rechtstreeks in hen. De methode heeft het potentieel om aanzienlijk goedkoper dan het proces dat wordt gebruikt om de huidige commerciële zonnecellen te maken.

Deze computer gegenereerde afbeelding toont nanobuisjes, 10.000 keer kleiner dan de breedte van een menselijke haar, die een nieuwe techniek ontwikkeld aan de Argonne voor "groeiende" zonnecellen bevatten.

Omdat de productie kosten van de huidige generatie zonnecellen te voorkomen dat ze concurreren met fossiele brandstoffen economisch, zijn Argonne onderzoekers werken opnieuw verbeelden van de zonnecel de fundamentele design. De meeste huidige zonnecellen te gebruiken kristallijn silicium of cadmiumtelluride, maar het kweken van een hoge zuiverheid kristal is energie-en arbeidsintensief, waardoor de cellen duur.

De volgende generatie, de zogenaamde hybride zonnecellen, maakt gebruik van een mix van goedkopere organische en anorganische materialen. Om effectief te combineren deze materialen, Argonne onderzoekers een nieuwe techniek om organische polymeren groeien direct in anorganische nanobuisjes.

Op zijn meest basale niveau, zonnecel-technologie is gebaseerd op een serie van processen gestart wanneer fotonen of deeltjes van licht, halfgeleidend materiaal staking. Wanneer een foton de cel raakt, wekt een elektron uit zijn oorspronkelijke toestand, met achterlating van een "gat" van positieve lading.

Hybride zonne-cellen bevatten twee verschillende soorten halfgeleidend materiaal: een voert elektronen, de andere gaten. Op de kruising tussen de twee halfgeleiders, krijgt het elektron-gat paar uit elkaar getrokken, waardoor een stroom.

In de studie, Argonne nanoscientist Seth Darling en collega's van Argonne en de Universiteit van Chicago moesten de geometrie van de twee materialen te heroverwegen. Als de twee halfgeleiders te ver uit elkaar geplaatst, zal het elektron-gat paar sterven tijdens het transport. Echter, als ze te dicht op elkaar gepakt, zal de gescheiden kosten die niet het uit de cel.

Bij het ontwerpen van een alternatief, wetenschappers gekoppeld een elektron-donerende geconjugeerd polymeer met het elektron acceptor titaandioxide (TiO2).

Titanium dioxide vormen gemakkelijk minuscule buisjes gewoon tientallen nanometer-10, 000 keer kleiner dan een menselijke haar. Rijen van kleine, uniforme nanobuisjes spruit over een film van titanium die is ondergedompeld in een elektrochemische bad.

De volgende stap die nodig de onderzoekers om de nanobuisjes te vullen met het organische polymeer-een frustrerend proces.

"Vullen nanobuizen met polymeer is als het proberen om natte spaghetti spullen in een tafel vol met kleine gaatjes, 'Darling gezegd. "Het polymeer eindigt buigen en draaien, wat leidt tot inefficiënties zowel omdat het vallen zakken van de lucht als het gaat en omdat twisted polymeren niet te voeren kosten ook.

"Bovendien, dit polymeer niet zoals titaandioxide, 'Darling toegevoegd. "Dus het trekt weg van de interface wanneer het kan."

Proberen dit probleem te omzeilen, het team op het idee van het kweken van de polymeer direct in de buizen. Ze de buizen gevuld met een polymeer voorloper, ingeschakeld ultraviolet licht, en laat de polymeren groeien binnen de buizen.

Grown op deze manier, is het polymeer niet uit de weg de TiO2. In feite, tests suggereren de twee materialen werkelijk mengen zich op het moleculaire niveau, samen zijn ze in staat om licht te vangen bij golflengten ontoegankelijk is voor een van de twee materialen alleen. Deze "homegrown" methode is in potentie veel minder duur dan de energie-intensief proces, dat het silicium kristallen gebruikt in de zonne-energie van vandaag de cellen produceert.

Deze apparaten aanzienlijk beter presteren dan die vervaardigd door het vullen van de nanobuisjes met pre-polymeer gegroeid, het produceren van ongeveer 10 keer meer elektriciteit uit zonlicht geabsorbeerd. De zonnecellen geproduceerd door deze techniek echter niet op dit moment te benutten zoveel mogelijk van de beschikbare energie van zonlicht als silicium cellen kunnen. Darling hoopt dat verdere experimenten zal de cellen 'efficiëntie.

Het papier met de titel "Beter hybride zonnecellen via de in situ UV Polymerization", werd gepubliceerd in het tijdschrift Small en is online beschikbaar.

De financiering voor dit onderzoek werd verstrekt door het Ministerie van Energie Bureau van Basic Energy Sciences en door de NSF-Materials Science and Engineering Research Center aan de Universiteit van Chicago.

Last Update: 26. October 2011 19:33

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit