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Pesquisadores Argonne Explorando Novas Tecnologias Solar como parte da Iniciativa de Energia

Published on February 22, 2010 at 6:00 PM

Estimulado pelo desenvolvimento global eo crescimento da população, as necessidades de energia do mundo devem dobrar até 2050. A melhor solução para atender a essa demanda que vem é uma mistura de energia, que inclui quantidades generosas de fontes de energia renováveis, como solar, eólica e os biocombustíveis, bem como os combustíveis fósseis e energia nuclear.

Das muitas opções, o sol representa a fonte de energia renovável mais abundante. Seus raios têm uma fonte potencial que supera a demanda global de energia hoje e no futuro previsível. No entanto, os custos de conversão de luz solar em eletricidade utilizável, calor ou combustível deve ser radicalmente reduzida para realizar este potencial. E isso só pode ser realizado através do desenvolvimento de tecnologias que são de baixo custo, altamente escalável e baseado em matérias-primas abundantes.

Dezenas de pesquisadores do Departamento dos EUA de (DOE) da Energia do Argonne National Laboratory estão a explorar novas tecnologias de energia solar como parte de sua Iniciativa de Energia Alternativa e Eficiência. A iniciativa pretende alcançar avanços revolucionários para o uso em larga escala da energia solar, mesclando pesquisa básica e aplicada que é suportado por colaborações com a indústria e outras organizações de pesquisa.

Pesquisa Argonne energia solar abrange quatro áreas específicas: a próxima geração de tecnologias fotovoltaicas, como orgânicos, híbridos e sensibilizadas por corante células solares; condutores transparentes depositados em 3-D fotovoltaica; luz solar de concentração e análise de sistemas.

Atuais tecnologias fotovoltaicas um bom desempenho, mas seus custos são demasiado elevados para competir diretamente com os combustíveis fósseis. Sem subsídios governamentais significativas, melhorias incrementais a estas tecnologias não vai reduzir os custos o suficiente para atingir a paridade da grade, onde os custos são iguais ou inferiores a queima de carvão, por exemplo.

Tecnologias de próxima geração com potencial de produção muito baixo custo são necessários. Orgânicos, híbridos e de corantes em células solares sensibilizadas estão entre as mais promissoras dessas opções de baixo custo. Ciência básica é necessário para projetar, sintetizar e compreender estes materiais, e ciência aplicada para otimizar o desempenho e ampliar a fabricação de dispositivos baseados nestes materiais. Além disso, análise de sistemas irá fornecer uma visão sobre como a complexa interação de questões como a variabilidade de sol, fatores geográficos e de recursos, a regulação ea economia terá impacto sobre a penetração no mercado dessas tecnologias.

Luz deve entrar em um lado de uma célula solar, e esse lado também tem de servir como um eletrodo para o dispositivo a funcionar tão condutores transparentes são um componente crucial de praticamente todas as células solares. Óxido de estanho índio é o carro-chefe de condutores transparentes em dispositivos de hoje. Mas a oferta mundial de índio é limitado, então as alternativas são necessárias para reduzir a quantidade necessária ou eliminá-lo completamente. Argonne tem uma equipe de especialistas em uma técnica chamada deposição de camadas atômicas (ALD), que pode preparar extremamente finas camadas de condutores transparentes.

ALD também fornece cobertura perfeitamente conformada, mesmo em alta materiais tridimensionais, como as necessárias para sensibilizadas por corante de células solares. Usando ALD para depositar o óxido de índio e estanho irá melhorar o desempenho e reduzir o custo da próxima geração de energia fotovoltaica. Estendendo esta técnica para alternativas, terra abundante condutores transparentes acabarão nos aproximar ainda mais a fabricação de dispositivos eficientes de energia solar em escala maciça.

A luz solar é abundante, mas difusa. Outro caminho para diminuir o custo de captação de energia solar é a utilização de materiais baratos para coletar a luz solar de uma grande área. Esta luz é direcionado tanto para uma pequena célula de alta performance solar ou de um fluido que transfere a energia térmica para turbinas a vapor que geram eletricidade. Argonne tem um programa de desenvolvimento luminescentes concentradores solares para a primeira abordagem que irá funcionar em uma ampla variedade de climas e outro programa estudando fluidos de transferência de calor avançado para o segundo, que melhor realiza em regiões com sol abundante. Porque vários fatores podem influenciar a viabilidade comercial dessas tecnologias, análise de sistemas irá fornecer orientação essencial em relação às metas do dispositivo e mercados adequados.

Argonne está também a estudar em detalhe o impacto ambiental de mudança para novas tecnologias de energia solar em larga escala e analisar como os consumidores vão responder a essas tecnologias.

Energia fotovoltaica e energia solar concentrada a promessa de inaugurar uma nova economia energética para a rede eléctrica. Olhando para a frente ainda mais, transformando a luz solar em combustíveis químicos é uma rota excitante para substituição de combustíveis fósseis no setor de transportes, o laboratório está preparando o terreno para resolver este objetivo, também.

Abordagem integrada Argonne para pesquisa de energia solar representa uma nova maneira de enfrentar os desafios associados com a mudança de geração de energia mundial dos combustíveis fósseis para fornecer uma fonte limpa, segura e praticamente ilimitada de energia no futuro.

Last Update: 6. October 2011 13:17

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