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アルゴンヌ国立研究所の研究者は、エネルギーイニシアチブの一環として、新しい太陽電池技術を探る

Published on February 22, 2010 at 6:00 PM

グローバルな開発と人口増加によって拍車をかけ、世界のエネルギー需要は2050年までに倍増すると予想されています。この有望な需要を満たすために最善のソリューションは、太陽光、風力、バイオ燃料などの再生可能エネルギー源の寛大な量だけでなく、原子力エネルギーと化石燃料を含むエネルギーミックスです。

多くの選択肢の中で、太陽が最も豊富な再生可能エネルギー源を表しています。その光線は、エネルギーの今日と予見可能な将来のための世界的な需要の比じゃないほどの潜在的な供給を持っている。しかし、使用可能な電気、熱や燃料への太陽光の変換のコストは、根本的にこの可能性を実現するために縮小されている必要があります。そして、それは唯一の低コスト、高い拡張性と豊富なソースの材料に基づいている技術の開発によって実現することができます。

の研究者の数十エネルギー省(DOE)アルゴンヌ国立研究所米国エネルギー省は、その代替エネルギー効率イニシアティブの一環として、新たな太陽電池技術を模索している。イニシアチブは、業界とのコラボレーションや他の研究機関でサポートされている基礎研究と応用研究をマージして、太陽エネルギーの大規模な使用に向けて革命的な進歩を目指しています。

透明導電体は、3次元太陽電池上に堆積;集中太陽光を、このような、有機ハイブリッドと色素増感太陽電池など次世代の太陽光発電技術やシステムの分析:アルゴンヌ国立研究所の太陽エネルギーの研究は、4つの特定の領域をカバーしています。

現在の太陽光発電技術はよく行いますが、それらのコストは化石燃料と直接競合する高すぎる。重要な政府補助金がなければ、これらの技術への漸進的な改善には十分なコストと等しいか、または、例えば、石炭の燃焼よりも低いグリッドパリティを達成するためにコストを下げることはありません。

非常に低コスト生産の可能性を持つ次世代の技術が必要である。 、有機ハイブリッドと色素増感型太陽電池は、これらの低コストのオプションの中で最も有望なの一つです。基礎科学は、これらの材料を設計、合成と理解することが必要であり、パフォーマンスを最適化し、これらの材料に基づいて、デバイスの製造をスケールアップするために科学を適用しています。さらに、システム分析は、このような日​​照の変動などの問題の複雑な相互作用は、地理的およびリソースの要因、規制と経済学はこれらの技術の市場浸透にどのような影響を与えるかについての洞察を提供します。

光が太陽電池の片側に入力する必要があり、その側にもするデバイス用の電極として機能するように持っている透明導電体は、事実上すべての太陽電池の重要な要素である関数 - そう。インジウムスズ酸化物は、今日のデバイスの透明導電体の働き者です。しかし、世界のインジウムの供給が限られているので、代替案は必要量を減らす、または完全に除去するために必要とされる。アルゴンヌ国立研究所は、透明導電体の極めて薄い層を準備することができる原子層堆積(ALD)と呼ばれる技術の専門家のチームを持っています。

ALDは、またもこのような色素増感太陽電池に必要なものなど、高度の三次元材料で、完全にコンフォーマルなカバレッジを提供します。預金インジウムスズ酸化物にALD法を使用すると、パフォーマンスを向上させ、次世代の太陽光発電のコストが削減されます。代替のためにこの手法を拡張すると、地球 - 豊富な透明な導電体は、最終的に大規模に効率的な太陽エネルギーデバイスを製造するために私たちに近づくをもたらすでしょう。

日光は豊かですがびまん性である。太陽エネルギーを取り込むのコストを下げるために別のルートは、大面積から太陽光を集めるために安価な材料を使用することです。この光は小さい、高性能の太陽電池にまたは電気を生成する蒸気タービンに熱エネルギーを転送する流体のどちらかに送られます。アルゴンヌ国立研究所は、気候の幅広い多様性と豊富な日照がある地域で最高の行う第2のための高度な熱伝導流体を研究する別のプログラムで機能する最初のアプローチのために発光太陽集光器を開発するプログラムを持っています。多数の要因がこれらの技術の商業化に影響を与える可能性があるため、システム分析では、デバイスターゲットと適切な市場に関する本質的な方向性を提供します。

アルゴンヌ国立研究所はまた、詳細に、大規模で新たな太陽エネルギー技術にシフトし、消費者がこれらの技術にどのように応答するか調べることが環境に与える影響を探っている。

太陽光発電と集中太陽光発電は、送電網のための新しいエネルギー経済の先導性を秘めています。化学燃料への日光を回し、さらに前方に見ると、運輸部門での化石燃料を置き換えるにエキサイティングなルートであり、研究室では、あまりにも、この目標に取り組むための土台を築いています。

太陽エネルギーの研究へのアルゴンヌ国立研究所の統合的なアプローチは、将来のエネルギーの、クリーンで安全な、事実上無限の供給を提供するために化石燃料から離れて世界のエネルギー生成をシフトに伴う課題に対処するための新しい方法を表します。

Last Update: 5. October 2011 20:21

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