211service.com
Nanopilariniai saulės elementai
Kalifornijos universiteto Berklyje mokslininkai sukūrė naujo tipo saulės elementus, ant aliuminio folijos išauginę vertikalių nanostulpelių masyvą. Jie gamina lankstomas saulės baterijas, įdėdamos visą elementą į skaidrų, guminį polimerą. Mokslininkai teigia, kad dizainas gali lemti saulės elementus, kurie kainuotų pigiau nei įprasti silicio fotovoltai.
Pigi saulės energija : Naujas saulės elementas sudarytas iš stačių kadmio sulfido nanostulpelių (apačioje), įterptų į kadmio telūrido matricą. Visa ląstelė, pagaminta ant plonos aliuminio folijos, tampa lankstesnė, kai yra padengta polimeru.
Nanopilarai leidžia tyrėjams naudoti pigesnes, prastesnės kokybės medžiagas nei naudojamos įprastose silicio ir plonasluoksnės technologijose. Be to, elementų gamybos technologija gali būti pritaikyta lanksčių plokščių ritiniams ant plonos aliuminio folijos, taip sumažinant gamybos sąnaudas, sakoma pranešime. Ali Javey , darbui vadovavęs elektros inžinerijos ir informatikos profesorius. Darbas yra ankstyvoje stadijoje ir jūs nežinosite išlaidų, kol to nepadarysite naudodami ritininį procesą, sako jis. Bet jei galite tai padaryti, kaina gali būti 10 kartų mažesnė nei naudojama [kristalinėms] silicio plokštėms gaminti.
Saulės elementai yra pagaminti iš vienodų 500 nanometrų aukščio kadmio sulfido stulpų, įterptų į ploną kadmio telurido plėvelę. Abi medžiagos yra puslaidininkiai, naudojami plonasluoksniuose saulės elementuose. Internete Gamtos medžiagos Javey ir jo kolegos parodė, kad ląstelės efektyviai paverčia saulės šviesą į elektros energiją apie 6 procentus. Kiti gamino ląsteles su stulpelių dizainu, tačiau jie naudojo brangius stulpų auginimo metodus ir negalėjo pasiekti didesnio nei 2 procentų efektyvumo.
Įprastose ląstelėse silicis sugeria šviesą ir sukuria laisvuosius elektronus, kurie turi patekti į elektros grandinę, kol neįstrigs dėl medžiagos defektų ar priemaišų. Tam reikia ypač gryno, brangaus kristalinio silicio, kad būtų sukurti efektyviausi fotovoltiniai prietaisai.
Nanopilierių konstrukcija padalija silicio funkcijas: stulpelius supanti medžiaga sugeria šviesą, o stulpai perneša juos į elektros grandinę. Tai padidina efektyvumą dviem būdais. Glaudžiai suspausti stulpeliai sulaiko šviesą tarp jų ir padeda aplinkinei medžiagai sugerti daugiau. Elektronai taip pat turi labai trumpą atstumą nukeliauti per stulpus, todėl yra mažesnė tikimybė, kad jie įstrigs dėl defektų. Tai reiškia, kad galite naudoti žemos kokybės, pigesnes medžiagas, sako Javey.
Kiti gamina skirtingų nanostruktūrų saulės elementus. Harvardo universiteto chemijos profesorius Charlesas Lieberis sukūrė nanolaidelius, sudarytus iš silicio šerdies ir skirtingų koncentrinių silicio sluoksnių. Peidong Yang UC Berkeley chemijos profesorius sukūrė dažais jautrintus saulės elementus su cinko oksido nanolaidais. Šių nanolaidinių saulės elementų efektyvumas siekė 4 procentus.
Javey ir jo kolegos pagamina nanopilo ląstelę, pirmiausia anoduodami aliuminio foliją. Taip susidaro periodiškai išsidėsčiusios 200 nanometrų pločio poros, kurios veikia kaip šablonai kadmio sulfido kristalams augti stačiai. Tada padengiama kadmio telurido danga ir viršutinis elektrodas, vario ir aukso plėvelė. Jie pritvirtina ląstelę prie stiklo plokštės arba padaro ją lanksčią, pildami polimero tirpalą ant viršaus ir nustatydami.
Tai yra jaudinanti pažanga integruojant sukurtas nanomedžiagas su įvairiais minkštais substratais, kad būtų galima gaminti lanksčius ir sulankstomus didelio efektyvumo saulės elementus. Zhong Lin Wang , medžiagų mokslo ir inžinerijos profesorius Georgia Tech. Tačiau ląstelė turės konkuruoti su plonos plėvelės lanksčiomis saulės baterijomis, pagamintomis iš silicio, kadmio telurido ir kitų medžiagų. Artūras Nozikas , fizinis chemikas, tyrinėjantis saulės nanoelementus Nacionalinėje atsinaujinančios energijos laboratorijoje Golden, CO. Priešingai nei naujojo elemento lankstumas, jis sako, kad manau, kad pardavimo taškas gali būti maža kaina.
Šiuo metu mokslininkai tiria medžiagas, kurios galėtų pagerinti ląstelių efektyvumą. Pavyzdžiui, viršutinis vario-aukso sluoksnis yra tik 50 procentų skaidrus. Jei visa ant jo krintanti šviesa praeitų, ląstelės efektyvumas jau galėtų būti dvigubas, sako Javey. Tyrėjai planuoja pagaminti ląsteles su skaidriomis laidžiomis medžiagomis, tokiomis kaip indžio oksidas. Yra daug galimybių tobulėti, bent jau du kartus, tiesiog patobulinus arba pakeičiant aukščiausią kontaktinę medžiagą, sako jis.
Tyrėjai taip pat ketina išbandyti kitas puslaidininkines medžiagas stulpams ir aplinkinėms medžiagoms. Javey sako, kad gamybos procesas yra suderinamas su daugybe puslaidininkių, o kiti deriniai gali padidinti efektyvumą.
Taip pat gali būti svarbu išbandyti kitas puslaidininkines medžiagas, atsižvelgiant į kadmio toksiškumo problemas, pažymi Berkeley's Yang. Vis dėlto, anot jo, architektūra yra svarbiausia – medžiagos, su kuriomis galime toliau dirbti. Šio dokumento grožis yra demonstravimas, kaip gerai veikia architektūra.