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Les Chercheurs Fabriquent la Pile Solaire Fonctionnelle Faite de Nanomaterials de Carbone

Published on November 1, 2012 at 7:48 AM

Les scientifiques d'Université de Stanford ont établi la première pile solaire faite entièrement de carbone, une alternative prometteuse aux matières chères employées dans des dispositifs photovoltaïques aujourd'hui. Les résultats sont publiés en édition en ligne d'aujourd'hui du Nano du tourillon ACS.

La pile solaire du tout-carbone du groupe de Bao se compose d'une couche sensible à la lumière, qui absorbe la lumière solaire, serrée entre deux électrodes. (Note Shwartz)

Le « Carbone a le potentiel de fournir la haute performance à un coût bas, » a dit l'étude l'auteur supérieur Zhenan Bao, un professeur du génie chimique chez Stanford. « Au meilleur de notre connaissance, ceci est la première démonstration d'une pile solaire travaillante qui a tous les composants faits de carbone. Constructions de Cette étude sur des anciens travaux effectués dans notre laboratoire. »

À La Différence des panneaux solaires de silicium rigide qui ornent beaucoup de dessus de toit, le prototype du film mince de Stanford est fait de matériaux de carbone qui peuvent être enduits de la solution. « Peut-être à l'avenir nous pouvons regarder les marchés alternatifs où les piles solaires de carbone flexible sont enduites sur la surface des bâtiments, sur des hublots ou sur des véhicules pour produire de l'électricité, » Bao avons dit.

La technique de couche a également le potentiel de réduire le coût de fabrication, a dit l'étudiant de troisième cycle Michael Vosgueritchian, auteur de Stanford de Co-plomb de l'étude avec le chercheur post-doctoral Marc Ramuz.

Le « Traitement des piles solaires silicium-basées exige beaucoup de phases, » Vosgueritchian a expliqué. « Mais notre dispositif entier peut être établi suivre les méthodes simples de couche qui n'exigent pas les outils et les machines chers. »

Nanomaterials de Carbone

La pile solaire expérimentale du groupe de Bao se compose d'une couche sensible à la lumière, qui absorbe la lumière solaire, serrée entre deux électrodes. Dans une pile solaire de film mince typique, les électrodes sont faites de métaux et oxyde conducteurs de bidon d'indium (ITO). Les « Matériaux comme l'indium sont rares et devenir plus cher comme demande des piles solaires, des Commissions d'écran tactile et d'autres appareils électroniques se développe, » Bao a dit. Le « Carbone, d'autre part, est coût bas et Terre-Abondant. »

Pour l'étude, Bao et ses collègues ont remplacé l'argent et l'ITO utilisés dans des électrodes conventionnelles par le graphene - les feuilles de carbone qui sont un atome profondément - et les nanotubes unique-murés de carbone qui sont 10.000 fois plus étroites que des cheveux. Les « nanotubes de Carbone ont la conductivité électrique extraordinaire et des propriétés de lumière-absorption, » Bao a dit.

Pour la couche active, les scientifiques ont utilisé le matériau fait de nanotubes de carbone et molécules bille bille de carbone du football de « buckyballs » - juste un nanomètre de diamètre. L'équipe de recherche a récent limé un brevet pour le dispositif entier.

« Chaque composant en notre pile solaire, de haut en bas, est fait de matériaux de carbone, » Vosgueritchian a dit. De « Autres groupes ont enregistré effectuer à tout-carbone les piles solaires, mais ils se référaient juste à la couche active au milieu, pas les électrodes. »

Un inconvénient du prototype de tout-carbone est qu'il absorbe principalement des longueurs d'onde de proche-infrared de la lumière, contribuant à une efficience de laboratoire de moins de 1 pour cent - inférieur beaucoup les piles solaires disponibles dans le commerce. « Nous avons de manière dégagée beaucoup de chemin à faire sur l'efficience, » Bao a dit. « Mais avec de meilleurs matériaux et améliorez les techniques de traitement, nous comptent que l'efficience montera bien excessivement. »

Amélioration de l'efficience

L'équipe de Stanford regarde un grand choix de voies d'améliorer l'efficience. La « Rugosité peut se mettre en court-circuit le dispositif et le rendre dur pour rassembler le courant, » Bao a dit. « Nous devons figurer à l'extérieur comment rendre chaque couche très lisse en empilant les nanomaterials réellement pour jaillir. »

Les chercheurs expérimentent également avec les nanomaterials de carbone qui peuvent absorber plus de lumière dans un choix plus large de longueurs d'onde, y compris le spectre visible.

Les « Matériaux faits de carbone sont très robustes, » Bao a dit. « Ils restent stables dans des températures de l'air de presque 1.100 degrés de Fahrenheit. »

La capacité des piles solaires de carbone de surpasser les dispositifs conventionnels dans des conditions extrêmes a pu surmonter le besoin d'efficience plus grande, selon Vosgueritchian. « Nous le croyons que des piles solaires de tout-carbone pourraient être utilisées dans les environnements extrêmes, comme à des températures élevées ou au stress matériel élevé, » avons dit. « Mais évidemment nous voulons le rendement le plus élevé possible et travaillons sur des voies d'améliorer notre dispositif. »

« Photovoltaics sera réellement une source très importante d'alimentation électrique que nous brancherons sur à l'avenir, » Bao a dit. « Nous avons beaucoup de lumière solaire disponible. Nous devons figurer à l'extérieur une certaine voie d'utiliser cette ressource naturelle qui est donnée à nous. »

Source : http://www.stanford.edu

Last Update: 1. November 2012 14:29

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