Site Sponsors
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions
Posted in | Nanoenergy

Argonne ερευνητές διερεύνηση νέων ηλιακών τεχνολογιών ως μέρος της ενεργειακής πρωτοβουλίας

Published on February 22, 2010 at 6:00 PM

Ωθούμενη από την παγκόσμια ανάπτυξη και η αύξηση του πληθυσμού, οι ενεργειακές ανάγκες του πλανήτη αναμένεται να διπλασιαστεί μέχρι το 2050. Η καλύτερη λύση για να συναντηθούν την ερχόμενη ζήτηση είναι ένα ενεργειακό μείγμα που περιλαμβάνει άφθονες ανανεώσιμες πηγές ενέργειας όπως η ηλιακή, αιολική ενέργεια και τα βιοκαύσιμα, καθώς και την πυρηνική ενέργεια και τα ορυκτά.

Από τις πολλές επιλογές, ο ήλιος αποτελεί την πιο άφθονη πηγή ανανεώσιμης ενέργειας. Ακτίνες του έχουν τις δυνατότητες προσφοράς που επισκιάζει η παγκόσμια ζήτηση για ενέργεια και σήμερα για το προβλέψιμο μέλλον. Ωστόσο, το κόστος της μετατροπής φως του ήλιου στη χρησιμοποιήσιμη ηλεκτρική ενέργεια, θέρμανση ή καυσίμων πρέπει να μειωθεί ριζικά για να αξιοποιήσει το δυναμικό αυτό. Και αυτό μπορεί να επιτευχθεί μόνο μέσω της ανάπτυξης των τεχνολογιών που είναι χαμηλού κόστους, υψηλής επεκτασιμότητας και να βασίζονται σε άφθονες πρώτες ύλες.

Δεκάδες ερευνητές του αμερικανικού υπουργείου (DOE) Argonne Ενέργειας National Laboratory είναι η διερεύνηση νέων ηλιακών τεχνολογιών, στο πλαίσιο του Εναλλακτικού πρωτοβουλία για την ενέργεια και την αποτελεσματικότητά του. Η πρωτοβουλία αποσκοπεί στην επίτευξη επαναστατικές προόδους προς την ευρείας κλίμακας χρήση της ηλιακής ενέργειας με τη συγχώνευση βασική και εφαρμοσμένη έρευνα που υποστηρίζεται από συνεργασίες με τη βιομηχανία και άλλους ερευνητικούς οργανισμούς.

Ηλιακή ενεργειακή έρευνα Argonne καλύπτει τέσσερις συγκεκριμένους τομείς: επόμενης γενιάς φωτοβολταϊκές τεχνολογίες όπως είναι η βιολογική, υβριδικά και βαφής-ευαισθητοποιημένων ηλιακά κύτταρα? Διαφανή αγωγών κατατεθεί στις 3-Δ φωτοβολταϊκά? Συγκεντρώνοντας το φως του ήλιου? Και ανάλυση συστημάτων.

Τρέχουσα φωτοβολταϊκές τεχνολογίες αποδίδει καλά, αλλά το κόστος τους είναι υπερβολικά υψηλό για τον απευθείας ανταγωνισμό με τα ορυκτά καύσιμα. Χωρίς σημαντικές κρατικές επιδοτήσεις, σταδιακή βελτίωση στις τεχνολογίες αυτές δεν θα μείωση του κόστους ώστε να υπάρξει ισότιμη πλέγμα, όπου οι δαπάνες είναι ίσες ή χαμηλότερες από την καύση άνθρακα, για παράδειγμα.

Χρειάζονται τεχνολογίες επόμενης γενιάς με δυνατότητες για πολύ χαμηλό κόστος παραγωγής. Οργανικά, υβριδικών και βαφής-ευαισθητοποιημένων ηλιακά κύτταρα είναι από τα πιο ελπιδοφόρα από αυτές τις επιλογές χαμηλού κόστους. Βασική επιστήμη είναι απαραίτητη για να σχεδιάσει, να συνθέσει και να κατανοήσει αυτά τα υλικά, και την εφαρμοσμένη επιστήμη για να βελτιστοποιήσουν την απόδοση και την κλίμακα μέχρι την κατασκευή συσκευών που βασίζονται σε αυτά τα υλικά. Επιπλέον, η ανάλυση συστημάτων θα βοηθήσει να κατανοήσετε καλύτερα πώς η πολύπλοκη αλληλεπίδραση των θεμάτων, όπως η μεταβλητότητα της ηλιοφάνειας, γεωγραφικές και παράγοντες των πόρων, τη ρύθμιση και την οικονομία θα επηρεάσει τη διείσδυση στην αγορά των τεχνολογιών αυτών.

Φως πρέπει να τεθεί σε μία πλευρά του ένα ηλιακό κύτταρο, και ότι η πλευρά έχει, επίσης, να χρησιμεύσει ως ένα ηλεκτρόδιο για τη συσκευή να λειτουργεί και τόσο διαφανείς αγωγούς είναι ένα κρίσιμο συστατικό σχεδόν όλων των ηλιακών κυττάρων. Ινδίου οξείδιο του κασσίτερου είναι η κινητήριος δύναμη της διαφανούς αγωγών στις συσκευές του σήμερα. Αλλά προσφορά ινδίου στον κόσμο είναι περιορισμένη, έτσι εναλλακτικές λύσεις για τη μείωση του απαιτούμενου ποσού ή να εξαλείψουν εντελώς. Argonne έχει μια ομάδα εμπειρογνωμόνων σε μια τεχνική που ονομάζεται ατομική απόθεση στρώματος (ALD), που μπορούν να προετοιμάσουν εξαιρετικά λεπτά στρώματα διαφανούς αγωγούς.

ALD παρέχει επίσης απόλυτα σύμμορφη κάλυψη, ακόμη και σε εξαιρετικά τρισδιάστατα υλικά όπως αυτές που απαιτούνται για βαφής-ευαισθητοποιημένων ηλιακά κύτταρα. Χρησιμοποιώντας ALD να καταθέσουν ινδίου οξείδιο του κασσίτερου, θα ενισχύει την απόδοση και μειώνουν το κόστος της επόμενης γενιάς φωτοβολταϊκά. Η επέκταση αυτής της τεχνικής σε εναλλακτικές, γη-άφθονη διαφανή αγωγοί τελικά θα μας φέρει πιο κοντά σε κατασκευαστικές αποδοτικό ηλιακό συσκευές ενέργειας σε μαζική κλίμακα.

Το φως του ήλιου είναι άφθονη, αλλά διάχυτη. Μια άλλη διαδρομή για μείωση του κόστους αλίευσης του ηλιακής ενέργειας είναι να χρησιμοποιήσετε φθηνό υλικό για να συλλέγουν το ηλιακό φως από μια μεγάλη περιοχή. Αυτό το φως κατευθύνεται είτε σε ένα μικρό, υψηλής απόδοσης ηλιακών κυττάρων ή σε ένα ρευστό που μεταφέρει τη θερμική ενέργεια σε τουρμπίνες ατμού που παράγουν ηλεκτρική ενέργεια. Argonne έχει ένα πρόγραμμα ανάπτυξης φωταύγειας ηλιακή συλλέκτες για την πρώτη προσέγγιση, που θα λειτουργεί σε μια ευρεία ποικιλία κλιμάτων και ενός άλλου προγράμματος σπουδών προηγμένες ρευστά μεταφοράς θερμότητας για το δεύτερο, με την καλύτερη επίδοση σε περιοχές με άφθονη ηλιοφάνεια. Επειδή πολλοί παράγοντες που θα μπορούσαν να επηρεάσουν την εμπορική βιωσιμότητα των τεχνολογιών αυτών, συστήματα ανάλυσης θα παράσχει ουσιαστική κατεύθυνση όσον αφορά τους στόχους της συσκευής και την κατάλληλη αγορές.

Argonne εξετάζει επίσης λεπτομερώς τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις από τη στροφή σε νέες τεχνολογίες ηλιακής ενέργειας σε μεγάλη κλίμακα και εξετάζει πώς οι καταναλωτές θα ανταποκριθεί σε αυτές τις τεχνολογίες.

Φωτοβολταϊκά και συγκεντρωμένης ηλιακής ενέργειας υπόσχονται να ανοίξει μια νέα ενεργειακή οικονομία για το δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας. Ατενίζοντας το μέλλον ακόμη περισσότερο, μετατρέποντας το ηλιακό φως σε καύσιμα χημική ουσία είναι μια συναρπαστική διαδρομή προς αντικατάσταση των ορυκτών καυσίμων στον τομέα των μεταφορών? Το εργαστήριο είναι θέτει τις βάσεις για την αντιμετώπιση αυτού του στόχου, πάρα πολύ.

Ολοκληρωμένη προσέγγιση Argonne για την ηλιακή ενεργειακή έρευνα αποτελεί ένα νέο τρόπο αντιμετώπισης των προκλήσεων που συνδέονται με τη μετατόπιση παγκόσμια παραγωγή ενέργειας από τα ορυκτά καύσιμα να παρέχει ένα καθαρό, ασφαλές και ουσιαστικά απεριόριστης προσφοράς ενέργειας στο μέλλον.

Last Update: 7. October 2011 16:59

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