211service.com
Lēti nano saules elementi
Pētnieki Notre Dame Universitātē, Indiānā, ir pierādījuši veidu, kā būtiski uzlabot saules bateriju efektivitāti, kas izgatavotas, izmantojot lētus, viegli pieejamus materiālus, tostarp ķīmisku vielu, ko parasti izmanto krāsās.
Evakuācijas ceļš: Elektroniem, kas izveidoti uz nanodaļiņu bāzes veidotā saules baterijā, ir jāiet pa apvedceļu (sarkano līniju), lai sasniegtu elektrodu. Daudziem tas neizdodas, tādējādi samazinot šo šūnu efektivitāti. Notre Dame pētnieki ir izmantojuši oglekļa nanocaurules, lai palīdzētu elektroniem sasniegt elektrodu, uzlabojot efektivitāti.
Pētnieki pievienoja vienas sienas oglekļa nanocaurules plēvei, kas izgatavota no titāna dioksīda nanodaļiņām, dubultojot ultravioletās gaismas pārvēršanas elektronos, salīdzinot ar nanodaļiņu veiktspēju. Saules baterijas varētu izmantot ūdeņraža ražošanai kurināmā elementiem tieši no ūdens vai elektrības ražošanai. Titāna oksīds ir galvenā baltās krāsas sastāvdaļa.
Pieeja, ko izstrādājis Notre Dame ķīmijas un bioķīmijas profesors Prašants Kamats un viņa kolēģi, pievēršas vienam no nozīmīgākajiem saules elementu ierobežojumiem, kuru pamatā ir nanodaļiņas. (Skatīt Silīcijs un saule.) Šādas šūnas ir pievilcīgas, jo nanodaļiņām ir liels potenciāls absorbēt gaismu un ģenerēt elektronus. Taču līdz šim faktisko ierīču, kas izgatavotas no šādām nanodaļiņām, efektivitāte ir bijusi ievērojami zemāka nekā parastajām silīcija saules baterijām. Tas lielā mērā ir tāpēc, ka ir izrādījies grūti izmantot elektronus, kas tiek ģenerēti, lai radītu strāvu.
Patiešām, bez oglekļa nanocaurulēm elektroniem, kas rodas, kad titāna oksīda daļiņas absorbē gaismu, ir jālec no daļiņas uz daļiņu, lai sasniegtu elektrodu. Daudzi nekad neizdodas radīt elektrisko strāvu. Oglekļa nanocaurules savāc elektronus un nodrošina tiešāku ceļu uz elektrodu, uzlabojot saules bateriju efektivitāti.
Kā viņi rakstīja tiešsaistē žurnālā Nano burti , Notre Dame pētnieki veido oglekļa nanocauruļu paklāju uz elektroda. Nanocaurules kalpo kā sastatnes, uz kurām tiek nogulsnētas titāna oksīda daļiņas. Šī ir ļoti vienkārša pieeja kārtības ieviešanai nesakārtotā struktūrā, saka Kamats.
Jaunā oglekļa nanocauruļu un nanodaļiņu sistēma vēl nav praktiska saules baterija. Tas ir tāpēc, ka titāna oksīds absorbē tikai ultravioleto gaismu; lielākā daļa redzamā gaismas spektra tiek atspoguļota, nevis absorbēta. Bet pētnieki jau ir parādījuši veidus, kā modificēt nanodaļiņas, lai absorbētu redzamo spektru. Vienā stratēģijā titāna dioksīda nanodaļiņām tiek uzklāts vienas molekulas biezs gaismu absorbējošas krāsas slānis. Vēl viena pieeja, ko eksperimentāli demonstrēja Kamat, ir nanodaļiņu pārklāšana ar kvantu punktiem - sīkiem pusvadītāju kristāliem. Atšķirībā no parastajiem materiāliem, kuros viens fotons ģenerē tikai vienu elektronu, kvantu punkti spēj pārveidot augstas enerģijas fotonus vairākos elektronos.
Vairākas citas grupas pēta pieejas, kā uzlabot elektronu savākšanu šūnā, tostarp veidojot titāna oksīda nanocaurules vai sarežģītas zarojošas struktūras, kas izgatavotas no dažādiem pusvadītājiem. Taču eksperti saka, ka Kamata darbs varētu būt nozīmīgs solis lētāku, efektīvāku saules bateriju izveidē. Tas ir ļoti svarīgs darbs, saka Džona Hopkinsa universitātes ķīmijas profesors Džeralds Meijers. Oglekļa nanocauruļu izmantošana kā elektronu kanālu no titāna oksīda ir jauna ideja, un tas ir skaists principa pierādījums.