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Posted in | Nanoenergy

Neue Erkenntnisse Aid Entwicklung effizienterer Solarzellen

Published on October 8, 2010 at 5:02 AM

Ein Team von Forschern der North Carolina State University und dem Vereinigten Königreich hat ergeben, dass die geringe Zahl der Energieumwandlung in all-Polymer-Solarzellen-Technologie, die von der Struktur der Solarzellen selbst verursacht wird. Sie hoffen, dass ihre Erkenntnisse zur Entstehung von effizienteren Solarzellen führen.

Polymeren Solarzellen bestehen aus dünnen Schichten von einander durchdringende Strukturen aus zwei verschiedenen leitenden Kunststoffen gefertigt und werden immer beliebter, weil sie beide potenziell billiger zu machen als die derzeit in Gebrauch sind und "gemalt" werden oder gedruckt auf einer Vielzahl von Oberflächen, einschließlich flexible Folien aus dem gleichen Material wie die meisten Soda-Flaschen. Allerdings sind diese Solarzellen noch nicht kostengünstiger zu machen, weil sie nur eine Macht Conversion-Rate von etwa drei Prozent, wie die 15 bis 20 Prozent-Rate in den bestehenden Solartechnologie entgegen.

"Solar-Zellen müssen gleichzeitig dick genug, um Photonen von der Sonne aufnehmen, haben aber Strukturen klein genug für die eingefangene Energie - bekannt als Exzitonen - in der Lage sein an den Ort der Ladungstrennung und Umwandlung in Strom, die wir verwenden Reisen ", sagt Dr. Harald Ade, Professor für Physik und einer der Autoren eines Papiers beschreibt die Forschung. "Die Solarzellen fangen die Photonen, aber die Exzitonen zu weit zu reisen, ist die Schnittstelle zwischen den zwei verschiedenen Kunststoffen verwendet zu rau für eine effiziente Ladungstrennung, und seine Energie verloren geht."

Die Ergebnisse der Forscher erscheinen online in Advanced Functional Materials and Nano Letters.

Um für die Solarzelle am effizientesten, Ade sagt, die Schicht, die die Photonen absorbiert sollte ca. 150-200 Nanometer dick sein. (Ein Nanometer ist tausend Mal kleiner als die Breite eines menschlichen Haares.) Die resultierende Exziton sollte jedoch nur zu einem Abstand von 10 Nanometern vor Ladungstrennung zu reisen. Die Art und Weise, dass polymere Solarzellen derzeit strukturiert sind behindert diesen Prozess.

Ade fährt fort: "In der All-Polymer-System untersucht, die minimale Distanz, die die Exzitonen reisen muss 80 Nanometer, die Größe der Strukturen innerhalb der Dünnschicht gebildet wird. Darüber, wie Geräte werden derzeit gefertigt, die Schnittstelle zwischen den Strukturen isn 't scharf definiert, was bedeutet, dass die Exzitonen oder Gebühren, gefangen zu erhalten. Herstellungsmethoden, dass kleinere Strukturen ermöglichen und schärfere Schnittstellen gefunden werden müssen. "

Ade und sein Team an verschiedenen Typen von Polymer-basierten Solarzellen, um zu sehen, wenn ihre geringe Wirkungsgrade aufgrund dieser gleichen strukturellen Problem werden. Sie hoffen, dass ihre Daten Chemiker und Herstellern führen zu unterschiedlichen Arten von der Umsetzung dieser Zellen zusammen, um die Effizienz gesteigert werden kann.

"Jetzt, da wir, warum die bestehende Technik nicht so gut, wie es funktionieren könnte wissen, unsere nächsten Schritte werden im Blick auf physikalischen und chemischen Prozesse, die für diese Probleme zu beheben sein wird. Sobald wir eine Grundlinie der Effizienz zu erhalten, können wir redirect Forschung und Fertigung Anstrengungen. "

Quelle: http://www.ncsu.edu/

Last Update: 27. October 2011 06:07

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