211service.com
Atslēga uz labākām saules baterijām: bedraini spoguļi
Ar krāsu sensibilizētas plānslāņa saules baterijas ir lētākas nekā parastās silīcija baterijas, taču tās joprojām ir salīdzinoši neefektīvas.
Nanodomi: Kvarca kupolu masīvs 600 nanometru platumā un 200 nanometru augstumā (augšā) tiek iespiests plānā titāna dioksīda plēvē, lai plēvē (apakšā) iespiestu caurumus. Caurumu aizpildīšana ar sudrabu palīdz notvert vairāk gaismas saules baterijās, kuru pamatā ir krāsvielas.
Tagad Stenfordas universitātes pētnieki ir izmantojuši īpaši izstrādātu metāla reflektoru, lai palielinātu ar cieto elektrolītu krāsu sensibilizēto saules bateriju efektivitāti pat par 20 procentiem. Atstarotājs ir plāna sudraba plēve ar nanomēroga izciļņiem. Pētnieki izmanto plēvi, lai pārklātu šūnu aizmugurējo virsmu; plēve palīdz aizturēt vairāk gaismas šūnās. Mēs iegūstam par aptuveni 5 līdz 20 procentiem vairāk absorbcijas atkarībā no krāsas, saka Maikls Makgī , Stenfordas progresīvās molekulārās fotoelementu centra direktors. McGehee vadīja pētījumu, kas šonedēļ tika publicēts tiešsaistē žurnālā Uzlaboti enerģijas materiāli .
Nesen savu komerciālo debiju piedzīvoja ar krāsām jutīgas plānslāņa šūnas ar aptuveni 11 procentu gaismas pārveidošanas efektivitāti. Tomēr tie izmanto šķidros elektrolītus, kas ir gaistoši un var noplūst. Šūnām ar cietiem elektrolītiem efektivitāte ir tikai aptuveni 5 procenti.
Viņi paņēma vislabāko cietvielu krāsvielu šūnu, ko vien varēja, un padarīja to labāku, saka Deivids Džindžers , Vašingtonas universitātes ķīmijas profesors no Stenfordas pētniekiem. Vēl labāk, viņi to darīja, izmantojot tehnoloģijas un metodes, kuras potenciāli varētu izmantot ražošanas vidē.
Saules baterijas, kuru pamatā ir krāsas, sastāv no pusvadītāju nanokristāliem (parasti titāna dioksīda vai titāna oksīda), kas ir pārklāti ar krāsvielu molekulām un kopā ar elektrolītu ievietoti starp stikla vai plastmasas loksnēm. Krāsviela absorbē gaismu un rada elektronus un pozitīvi lādētus caurumus. Kristāli pārnes elektronus uz vienu elektrodu, lai radītu elektrisko strāvu, bet elektrolīts pārnes caurumus uz otru elektrodu.
Tomēr cietie elektrolīti nav tik efektīvi kā šķidrie, un elektroni un caurumi rekombinējas vieglāk. Lai to novērstu, titāna slānis ir ļoti plāns - parasti divi mikrometri. Bet jo plānākas ir šūnas, jo ātrāk gaisma iziet cauri tām, neuzsūcos. Pētniecības centieni, lai uzlabotu šo šūnu efektivitāti, parasti ir vērsti uz spēcīgāku krāsvielu un jaunu nanokristālu veidu izstrādi. Bet McGehee un viņa kolēģi izmantoja plazmoniskos atstarotājus, lai uzlabotu savu šūnu efektivitāti.
Plasmoni ir elektronu svārstības uz metāla virsmas, kad tos ierosina gaisma. Kontrolējot virsmas formu, jūs varat kontrolēt izveidoto plazmonu veidu, kas savukārt ietekmē gaismas mijiedarbību ar materiālu.
Stenfordā ražotajam reflektoram ir izciļņi, kas rada plazmonus, kas pagriež dažus ienākošos gaismas starus par 90 grādiem. Tātad, tā vietā, lai atlēktu no sudraba un izietu atpakaļ no šūnas, vairāk gaismas izkliedējas uz priekšu un atpakaļ šūnā, dodot krāsai ilgāku laiku, lai to absorbētu.
Pētnieki izgatavoja savas ierīces, pārklājot stiklu ar caurspīdīgu vadošu elektrodu, uz kura viņi uzklāja titāna nanodaļiņu slāni. Tad viņi paņēma kvarca gabalu, kas pārklāts ar 600 nanometru platiem kupoliem, un iespieda to titāna oksī, efektīvi iespiežot to ar sīkiem caurumiem. Visbeidzot viņi pievienoja krāsvielas un sudraba slāņus.
Šī ir pirmā reize, kad plazmoniskās struktūras tiek izmantotas ar cietvielu krāsvielu sensibilizētām saules baterijām, un tiek ziņots par būtisku šūnu efektivitātes palielināšanos, saka. Kailija Catchpole , Austrālijas Nacionālās universitātes pētnieks. Catchpole izmanto gaismas uztveršanas plazmoniķus, lai palielinātu cita veida plānslāņa saules bateriju efektivitāti.
Vēl ir jāpaveic daudz darba, pirms tehnoloģija nonāk tirgū, saka Mārtiņš Grīns , kurš Jaundienvidvelsas Universitātē strādā pie gaismas uztveršanas fotoelementiem. Grīns saka, ka ar krāsvielām sensibilizētās šūnas ir piesaistījušas milzīgu akadēmiskās kopienas interesi, taču salīdzinājumā ar komerciālajām šūnām tām ir [maza] komerciāla ietekme zemās efektivitātes un apšaubāmās izturības dēļ. Šķidro elektrolītu šūnas ir iekļuvušas tirgū, taču Grīns ir skeptisks arī par to izredzēm.
Tomēr McGehee ir pārliecināts, ka būs iespējama pietiekami augsta efektivitāte. Pētnieki tagad meklē atstarotāju izveidi ar dažāda izmēra, augstuma, atstatuma un rakstu izciļņiem. Pielāgojot šos faktorus, tiem jāspēj palielināt gaismas daudzumu, ko šūnas absorbē. Viņi varēja arī izpētīt dažādas krāsvielas. Viņš saka, ka noteikti ir skaidrs ceļš, kā palielināt efektivitāti par vairāk nekā 20 procentiem.