Posted in | Nanomaterials | Nanoenergy

De Onderzoekers Vervaardigen Functionele Zonnecel die van Koolstof Nanomaterials wordt Gemaakt

Published on November 1, 2012 at 7:48 AM

Hebben de Universitaire wetenschappers van Stanford de eerste zonnecel gebouwd die volledig van koolstof, een veelbelovend alternatief aan de dure materialen wordt gemaakt die in photovoltaic apparaten vandaag worden gebruikt. De resultaten worden gepubliceerd in de online uitgave van vandaag van het Nano dagboek ACS.

De de alle-koolstofzonnecel van de groep Bao bestaat uit een photoactive laag, die zonlicht absorbeert, dat tussen twee elektroden wordt geklemd. (Teken Shwartz)

De „Koolstof heeft het potentieel om hoge prestaties aan lage kosten te leveren,“ bovengenoemde studie hogere auteur Zhenan Bao, een professor van chemische techniek in Stanford. „Aan het beste van onze kennis, is dit de eerste demonstratie van een werkende zonnecel die alle componenten heeft die van koolstof worden gemaakt. Deze studie bouwt op voorafgaand werk voort dat in ons laboratorium wordt gedaan.“

In Tegenstelling Tot stijve siliciumzonnepanelen die vele daken versieren, wordt het de dunne filmprototype van Stanford gemaakt van koolstofmaterialen die van oplossing kunnen worden met een laag bedekt. „Misschien in de toekomst kunnen wij bekijken alternatieve markten waar de flexibele koolstofzonnecellen op de oppervlakte van gebouwen, op vensters of op auto's met een laag bedekt zijn om elektriciteit te produceren,“ bovengenoemde Bao.

De deklaagtechniek heeft ook het potentieel om productiekosten, de bovengenoemde gediplomeerde student Michael Vosgueritchian, mede-loodauteur te drukken van Stanford van de studie met post-doctorale onderzoeker Marc Ramuz.

De „Verwerking van op silicium-gebaseerde zonnecellen vereist heel wat stappen,“ verklaarde Vosgueritchian. „Maar ons volledig apparaat kan worden gebouwd gebruikend eenvoudige deklaagmethodes die geen dure hulpmiddelen en machines.“ vereisen

Nanomaterials van de Koolstof

De experimentele zonnecel van de groep Bao bestaat uit een photoactive laag, die zonlicht absorbeert, dat tussen twee elektroden wordt geklemd. In een typische dunne filmzonnecel, worden de elektroden gemaakt van het geleidende metalen en oxyde van het indiumtin (ITO). De „Materialen zoals indium zijn schaars en duurder worden als vraag naar zonnecellen, touchscreen panelen en andere elektronische apparaten groeit,“ bovengenoemde Bao. De „Koolstof, anderzijds, is lage kosten en aarde-Overvloedig.“

Voor de studie, vervingen Bao en haar collega's het zilver en ITO die in conventionele elektroden wordt gebruikt met graphene - bladen van koolstof die één atoom dik zijn - en enig-ommuurde koolstof nanotubes die 10.000 keer smaller zijn dan een menselijk haar. De „Koolstof nanotubes heeft buitengewone elektrogeleidingsvermogen en licht-absorptieeigenschappen,“ bovengenoemde Bao.

Voor de actieve laag, gebruikten de wetenschappers materiaal dat van koolstof wordt gemaakt nanotubes en „buckyballs“ - voetbal bal-vormige koolstofmolecules enkel één nanometer in diameter. Het onderzoekteam diende onlangs een octrooi voor het volledige apparaat in.

„Elke component in onze zonnecel, van boven tot onder, wordt gemaakt van koolstofmaterialen,“ bovengenoemde Vosgueritchian. „Andere groepen hebben het maken van alle-koolstofzonnecellen gemeld, maar zij verwezen naar enkel de actieve laag in het midden, niet de elektroden.“

Één nadeel van het alle-koolstofprototype is dat het hoofdzakelijk near-infrared golflengten van licht absorbeert, dat tot een laboratoriumefficiency bijdraagt van minder dan 1 percent - veel lager dan in de handel verkrijgbare zonnecellen. „Wij hebben duidelijk ver op efficiency,“ bovengenoemde Bao. „Maar met betere materialen en betere verwerkingstechnieken, verwachten wij dat de efficiency.“ vrij dramatisch zal uitgaan

Het Verbeteren van efficiency

Het team van Stanford bekijkt een verscheidenheid van manieren om efficiency te verbeteren. De „Ruwheid kan het apparaat kortsluiten en het hard maken om de stroom te verzamelen,“ bovengenoemde Bao. „Wij moeten berekenen hoe te om elke laag zeer vlot te maken door nanomaterials werkelijk goed te stapelen.“

De onderzoekers experimenteren ook met koolstofnanomaterials die meer licht in een bredere waaier van golflengten, met inbegrip van het zichtbare spectrum kunnen absorberen.

„De Materialen die van koolstof worden gemaakt zijn zeer robuust,“ bovengenoemde Bao. „Zij blijven stabiel in luchttemperaturen van bijna 1.100 graden van Fahrenheit.“

De capaciteit van koolstofzonnecellen om conventionele apparaten in de extreme omstandigheden te overtreffen kon de behoefte aan grotere efficiency, volgens Vosgueritchian overwinnen. „Wij geloven dat de alle-koolstofzonnecellen in extreme milieu's, zoals bij hoge temperaturen of bij hoge fysieke spanning zouden kunnen worden gebruikt,“ hij zeiden. „Maar willen wij duidelijk de hoogste efficiency mogelijke en werken aan manieren om ons apparaat te verbeteren.“

„Photovoltaics zal absoluut een zeer belangrijke bron van macht zijn wij waarin in de toekomst zullen onttrekken,“ bovengenoemde Bao. „Wij hebben heel wat beschikbaar zonlicht. Wij moeten één of andere manier berekenen om deze natuurlijke rijkdom te gebruiken die wordt gegeven aan ons.“

Bron: http://www.stanford.edu

Last Update: 1. November 2012 14:29

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