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Posted in | Nanomaterials | Nanoenergy

Argonne 科學家精煉技術製造太陽能電池

Published on November 10, 2009 at 5:43 PM

美國能源部的科學家 (DOE) Argonne 國家實驗室精煉技術通過創建半導體的材料管 「然後生長」聚合物製造太陽能電池直接地在他們裡面。 這個方法比用於的這個進程有潛在顯著便宜做今天商業太陽能電池。

此計算機生成的圖像小於人髮的寬度顯示 nanotubes, 10,000 次,包括一個新的技術被開發在 Argonne 的 「增長的」太陽能電池。

由於太陽能電池的今天生成的生產成本防止他們經濟競爭與礦物燃料, Argonne 研究員工作再想像太陽能電池的基本設計。 多數當前太陽能電池使用水晶硅或碲化鎘,但是生長高純度水晶能源和勞動密集型,使細胞消耗大。

下一代,稱雜種太陽能電池,使用更加便宜的有機和無機材料的混合。 要有效結合這些材料, Argonne 研究員創建一個新的技術直接地生長有機聚合物於無機 nanotubes。

在其最基本的級別,當光光子或者微粒,碰撞半導體的材料時,太陽能電池技術依靠被啟動的一系列的進程。 當光子擊中這個細胞時,它激發一個電子在其初始狀態外面,忘記 「漏洞」正電荷。

雜種太陽能電池包含半導體的材料的二種不同類型: 一執行電子,其他漏洞。 在二個半導體之間的連接點,這個電子漏洞對獲得撕開,創建當前。

在這個研究中, Argonne nanoscientist Seth 親愛的和同事 Argonne 和芝加哥大學的必須重新考慮二材料的幾何。 如果安置二個半導體太離得很遠,電子漏洞對在運送中將中斷。 然而,如果太嚴密地包裝他們,分隔的充電不會做它在這個細胞外面。

在設計替代,科學家與電子接受人二氧化鈦 (TiO2) 配對一個電子捐贈的被共軛的聚合物。

二氧化鈦小於人髮容易地形成小字母的管十倍在10,000 時期間的毫微米。 微小,統一 nanotubes 行 在電化學浴被淹沒了銀灰色間的影片發芽。

下一個步驟要求研究員用有機聚合物令人沮喪的進程裝載 nanotubes。

「裝載 nanotubes 用聚合物是像設法充分充塞濕意粉到表微小的漏洞」, Darling 說。 「這個聚合物導致彎曲和扭轉,導致無效用,因為它捕捉航空的礦穴,當它是,并且,因為扭轉的聚合物不執行充電。

「另外,此聚合物不喜歡二氧化鈦」,親愛的被添加。 「如此它拉遠離這個界面,每當它能」。

設法迴避此問題,在生長聚合物想法擊中的小組直接地在管裡面。 他們用聚合物前體裝載了管,開了紫外光,并且讓聚合物在管內增長。

增長這樣,這個聚合物不避開遠離 TiO2。 實際上,測試建議二材料實際上混合在這個分子級別; 一起他們能獲取光在波長不可訪問對單獨二材料之一。 此 「本地出產的」方法比生產用於今天太陽能電池的硅水晶的能源消耗量大的進程可能地較低花費。

這些設備顯著勝過裝載製造的那些 nanotubes 用前增長的聚合物,導致大約 10 倍更多電由被吸收的陽光。 此技術導致的太陽能電池,然而,當前不利用一樣許多從陽光的有效能,像硅元件能。 親愛的希望進一步實驗將改進細胞的效率。

本文,題為 「通過在原處紫外聚化在小這個的日記帳上改進雜種太陽能電池」,被發布了并且是可以在網上進行的。

此研究的資助由能源部基本的能源科學辦公室提供,并且由 NSF 材料请在芝加哥大學研究科學和工程中心。

Last Update: 25. January 2012 07:39

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