211service.com
Pigūs nano saulės elementai
Mokslininkai iš Notre Dame universiteto (Indiana) įrodė būdą, kaip žymiai pagerinti saulės elementų, pagamintų naudojant pigias, lengvai prieinamas medžiagas, įskaitant dažuose dažniausiai naudojamą cheminę medžiagą, efektyvumą.
Pabėgimo maršrutas: Elektronai, sukurti nanodalelių pagrindu pagamintame saulės elemente, turi eiti žiediniu keliu (raudona linija), kad pasiektų elektrodą. Daugelis to nepadaro, todėl sumažėja šių ląstelių efektyvumas. Notre Dame tyrėjai panaudojo anglies nanovamzdelius, kad padėtų elektronams pasiekti elektrodą ir pagerintų efektyvumą.
Tyrėjai pridėjo vienasienių anglies nanovamzdelių į plėvelę, pagamintą iš titano dioksido nanodalelių, padvigubino ultravioletinių spindulių pavertimo elektronais efektyvumą, palyginti su vien nanodalelių veikimu. Saulės elementai gali būti naudojami vandeniliui gaminti kuro elementams tiesiogiai iš vandens arba elektros energijai gaminti. Titano oksidas yra pagrindinė baltų dažų sudedamoji dalis.
Metodas, sukurtas Notre Dame chemijos ir biochemijos profesoriaus Prashant Kamat ir jo kolegos, sprendžia vieną iš svarbiausių saulės elementų, pagrįstų nanodalelėmis, apribojimų. (Žr. Silicis ir Saulė.) Tokios ląstelės yra patrauklios, nes nanodalelės turi didelį potencialą sugerti šviesą ir generuoti elektronus. Tačiau iki šiol tikrų įrenginių, pagamintų iš tokių nanodalelių, efektyvumas buvo gerokai mažesnis nei įprastų silicio saulės elementų. Taip yra daugiausia dėl to, kad pasirodė sunku panaudoti elektronus, kurie generuojami srovei sukurti.
Iš tiesų, be anglies nanovamzdelių elektronai, susidarantys, kai šviesą sugeria titano oksido dalelės, turi šokinėti iš dalelės į kitą, kad pasiektų elektrodą. Daugelis niekada nesugeba generuoti elektros srovės. Anglies nanovamzdeliai surenka elektronus ir suteikia tiesesnį kelią iki elektrodo, pagerindami saulės elementų efektyvumą.
Kaip jie rašė internete žurnale Nano raidės , Notre Dame tyrėjai ant elektrodo suformuoja anglies nanovamzdelių kilimėlį. Nanovamzdeliai tarnauja kaip pastoliai, ant kurių nusėda titano oksido dalelės. Tai labai paprastas būdas įvesti tvarką netvarkingoje struktūroje, sako Kamat.
Naujoji anglies nanovamzdelių ir nanodalelių sistema dar nėra praktiškas saulės elementas. Taip yra todėl, kad titano oksidas sugeria tik ultravioletinę šviesą; didžioji dalis matomo šviesos spektro atsispindi, o ne sugeria. Tačiau mokslininkai jau parodė būdus, kaip modifikuoti nanodaleles, kad sugertų matomą spektrą. Vienoje strategijoje ant titano dioksido nanodalelių užtepamas vienos molekulės storio šviesą sugeriančių dažų sluoksnis. Kitas būdas, kurį eksperimentiškai įrodė Kamat, yra padengti nanodaleles kvantiniais taškais - mažais puslaidininkių kristalais. Skirtingai nuo įprastų medžiagų, kuriose vienas fotonas generuoja tik vieną elektroną, kvantiniai taškai gali paversti didelės energijos fotonus į kelis elektronus.
Keletas kitų grupių tiria būdus, kaip pagerinti elektronų surinkimą ląstelėje, įskaitant titano oksido nanovamzdelių arba sudėtingų šakojančių struktūrų, pagamintų iš įvairių puslaidininkių, formavimą. Tačiau ekspertai teigia, kad Kamato darbas gali būti reikšmingas žingsnis kuriant pigesnius ir efektyvesnius saulės elementus. Tai labai svarbus darbas, sako Johnso Hopkinso universiteto chemijos profesorius Geraldas Meyeris. Naudoti anglies nanovamzdelius kaip elektronų iš titano oksido kanalą yra nauja idėja, ir tai yra gražus principo įrodymas.