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Os Cientistas de Argonne Refinam a Técnica Para Fabricar Células Solares

Published on November 10, 2009 at 5:43 PM

Os Cientistas no Ministério de E.U. do Laboratório (DOE) Nacional do Argonne da Energia refinaram uma técnica para fabricar células solares criando as câmaras de ar de material semiconducting e então “crescendo” polímeros directamente dentro deles. O método tem o potencial ser significativamente mais barato do que o processo usado para fazer células solares comerciais de hoje.

Esta imagem gerada por computador mostra nanotubes, 10.000 vezes menor do que a largura de um cabelo humano, que compreendem uma técnica nova desenvolvida em Argonne para células solares “crescentes”.

Porque os custos de gastos de fabricação da geração de hoje de células solares impedem que compitam economicamente com os combustíveis fósseis, os pesquisadores de Argonne estão trabalhando re-para imaginar o projecto básico da célula solar. A Maioria de células solares actuais usam o telluride cristalino do silicone ou de cádmio, mas crescer um cristal da alto-pureza é energia e trabalho-intensivo, fazendo as pilhas caras.

A próxima geração, chamada células solares híbridas, usa uma mistura de uns materiais orgânicos e inorgánicos mais baratos. Para combinar eficazmente estes materiais, os pesquisadores de Argonne criaram uma técnica nova para crescer directamente nanotubes inorgánicos do interior orgânico dos polímeros.

A seu nível mais básico, a tecnologia da célula solar confia em uma série de processos iniciados quando os fotão, ou as partículas da luz, golpeiam material semiconducting. Quando um fotão bate a pilha, excita um elétron fora de seu estado inicial, saindo atrás de um “furo” da carga positiva.

As células solares Híbridas contêm dois tipos separados de material semiconducting: um conduz elétrons, os outros furos. Na junção entre os dois semicondutores, o par do elétron-furo obtem separado, criando uma corrente.

No Amor e nos colegas de Seth do estudo, do nanoscientist de Argonne em Argonne e na Universidade de Chicago tiveram que reconsideração a geometria dos dois materiais. Se os dois semicondutores são colocados demasiado afastadas, os pares do elétron-furo morrerão no trânsito. Contudo, se são embaladas demasiado pròxima, as cargas separadas não o farão fora da pilha.

Em projetar uma alternativa, os cientistas emparelharam um polímero conjugado dedoação com o dióxido titanium do autómato do elétron (TiO2).

O dióxido Titanium forma prontamente dez minúsculos das câmaras de ar apenas dos tempos dos nanômetros across-10,000 menores do que um cabelo humano. As Fileiras de nanotubes minúsculos, uniformes brotam através de um filme do titânio que foi submergido em um banho eletroquímico.

O passo seguinte exigiu os pesquisadores encher os nanotubes com o processo frustrante do polímero-um orgânico.

“Encher nanotubes com o polímero é como a tentativa encher completamente os espaguetes molhados em uma tabela de furos minúsculos,” Amor disse. “O polímero termina acima a dobra e a torção, que conduz às incapacidades porque prende bolsos do ar enquanto vai e porque os polímeros torcidos não conduzem cargas também.

“Além, este polímero não gosta do dióxido titanium,” Amor adicionado. “Assim puxa longe da relação sempre que pode.”

Tentando evitar este problema, a equipe batida na ideia de crescer o polímero directamente dentro das câmaras de ar. Encheram as câmaras de ar com um precursor do polímero, giraram sobre a luz ultravioleta, e deixaram os polímeros crescer dentro das câmaras de ar.

Crescido esta maneira, o polímero não recua longe do TiO2. De facto, os testes sugerem que os dois materiais misturem realmente a nível molecular; junto podem capturar a luz nos comprimentos de onda inacessíveis a qualquer um dos dois materiais apenas. Este método “caseiro” é potencial muito menos caro do que o processo energia-intensivo que produz os cristais do silicone usados em células solares de hoje.

Estes dispositivos outperform dramàtica aqueles fabricados enchendo os nanotubes com o polímero pre-crescido, produzindo aproximadamente 10 vezes mais electricidade da luz solar absorvida. As células solares produzidas por esta técnica, contudo, não aproveitam actualmente tanto quanto da energia disponível da luz solar como as pilhas de silicone podem. Esperanças Queridas que umas experiências mais adicionais melhorarão a eficiência das pilhas.

O papel, autorizado “Melhorou Células Solares Híbridas através da Polimerização UV in situ”, foi publicado no jornal Pequeno e é acessível em linha.

O Financiamento para esta pesquisa foi fornecido pelo Ministério do Escritório da Energia de Ciências Básicas da Energia e pelos NSF-Materiais Pesquise o Centro da Ciência e da Engenharia na Universidade de Chicago.

Last Update: 13. January 2012 11:29

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