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Os Pesquisadores Fabricam a Célula Solar Funcional Feita de Nanomaterials do Carbono

Published on November 1, 2012 at 7:48 AM

Os cientistas da Universidade de Stanford construíram a primeira célula solar feita inteiramente do carbono, uma alternativa prometedora aos materiais caros usados em dispositivos fotovoltaicos hoje. Os resultados são publicados na edição em linha de hoje do jornal ACS Nano.

A célula solar do todo-carbono do grupo de Bao consiste em uma camada photoactive, que absorva a luz solar, imprensada entre dois eléctrodos. (Mark Shwartz)

O “Carbono tem o potencial entregar o elevado desempenho a baixo custo,” disse o estudo autor Zhenan superior Bao, um professor da engenharia química em Stanford. “Para o melhor do nosso conhecimento, esta é a primeira demonstração de uma célula solar de trabalho que tenha todos os componentes feitos do carbono. Construções dEste estudo nos trabalhos anteriores feitos em nosso laboratório.”

Ao Contrário dos painéis solares do silicone rígido que decoram muitos telhados, o protótipo do filme fino de Stanford é feito dos materiais de carbono que podem ser revestidos da solução. “Talvez no futuro nós podemos olhar os mercados alternativos onde as células solares flexíveis do carbono são revestidas na superfície das construções, em indicadores ou nos carros para gerar a electricidade,” Bao dissemos.

A técnica do revestimento igualmente tem o potencial reduzir custos de fabrico, disse o aluno diplomado Michael Vosgueritchian de Stanford, autor do co-chumbo do estudo com pesquisador pos-doctoral Marc Ramuz.

“Processar células solares silicone-baseadas exige muitas etapas,” Vosgueritchian explicou. “Mas nosso dispositivo inteiro pode ser construído usando os métodos simples do revestimento que não exigem ferramentas e máquinas caras.”

Nanomaterials do Carbono

A célula solar experimental do grupo de Bao consiste em uma camada photoactive, que absorva a luz solar, imprensada entre dois eléctrodos. Em uma célula solar típica do filme fino, os eléctrodos são feitos de metais e do óxido condutores do estanho do índio (ITO). Os “Materiais como o índio são escassos e tornar-se mais caro como a procura para células solares, painéis do écran sensível e outros dispositivos electrónicos cresce,” Bao disse. O “Carbono, por outro lado, é baixos custo e Terra-Abundante.”

Para o estudo, Bao e seus colegas substituíram a prata e o ITO usados nos eléctrodos convencionais com o graphene - as folhas do carbono que são um átomo densamente - e os nanotubes único-murados do carbono que são 10.000 vezes mais estreitos do que um cabelo humano. Do “os nanotubes Carbono têm a condutibilidade elétrica extraordinária e propriedades da luz-absorção,” Bao disse.

Para a camada activa, os cientistas usaram o material feito de nanotubes e de “buckyballs” do carbono - o futebol bola-deu forma a moléculas do carbono apenas um nanômetro no diâmetro. A equipa de investigação arquivou recentemente uma patente para o dispositivo inteiro.

“Cada componente em nossa célula solar, é feito de cima para baixo de materiais de carbono,” Vosgueritchian disse. “Outros grupos relataram a factura de células solares do todo-carbono, mas estavam referindo apenas a camada activa no meio, não os eléctrodos.”

Um inconveniente do protótipo do todo-carbono é que absorve primeiramente os comprimentos de onda próximo-infravermelhos da luz, contribuindo a uma eficiência do laboratório de menos de 1 por cento - abaixe muito do que células solares disponíveis no comércio. “Nós temos claramente o uma grande distância a percorrer na eficiência,” Bao disse. “Mas com melhores materiais e melhore técnicas de processamento, nós esperam que a eficiência irá acima bastante dramàtica.”

Melhorando a eficiência

A equipe de Stanford está olhando uma variedade de maneiras de melhorar a eficiência. A “Aspereza pode procurar um caminho mais curto o dispositivo e para fazê-lo duro recolher a corrente,” Bao disse. “Nós temos que figurar para fora como fazer cada camada muito lisa empilhando os nanomaterials realmente para jorrar.”

Os pesquisadores igualmente estão experimentando com os nanomaterials do carbono que podem absorver mais luz em uma escala mais larga dos comprimentos de onda, incluindo o espectro visível.

Os “Materiais feitos do carbono são muito robustos,” Bao disse. “Permanecem estáveis nas temperaturas do ar de quase 1.100 graus de Fahrenheit.”

A capacidade de células solares do carbono para fora-para executar dispositivos convencionais sob circunstâncias extremas podia superar a necessidade para a maior eficiência, de acordo com Vosgueritchian. “Nós acreditamo-lo que as células solares do todo-carbono poderiam ser usadas em ambientes extremos, como em altas temperaturas ou no esforço altamente físico,” dissemos. “Mas obviamente nós queremos a eficiência a mais alta possível e estamos trabalhando em maneiras de melhorar nosso dispositivo.”

“Photovoltaics será definida uma fonte muito importante de potência que nós batamos em no futuro,” Bao disse. “Nós temos muita luz solar disponível. We've conseguiu figurar para fora alguma maneira de usar este recurso natural que nos é dado.”

Source: http://www.stanford.edu

Last Update: 1. November 2012 14:30

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