211service.com
Nanopilāras saules baterijas
Pētnieki Kalifornijas universitātē Bērklijā ir izveidojuši jauna veida saules baterijas, uz alumīnija folijas izaudzējot virkni vertikālu nanomēroga stabu. Tie veido saliekamas saules baterijas, iekapsulējot visu elementu caurspīdīgā, gumijas polimērā. Pēc pētnieku domām, dizains varētu radīt saules baterijas, kas maksā mazāk nekā parastā silīcija fotoelementa.
Lēta saules enerģija : Jauna saules baterija sastāv no uzceltu kadmija sulfīda nanopīlāru (apakšā), kas ir iestrādāti kadmija telurīda matricā. Visa šūna, kas izgatavota uz plānas alumīnija folijas, kļūst saliekama, ja tā ir ievietota polimērā.
Nanopilāri ļauj pētniekiem izmantot lētākus, zemākas kvalitātes materiālus nekā tie, ko izmanto parastajās silīcija un plānās plēves tehnoloģijās. Turklāt šūnu izgatavošanas paņēmienu varētu pielāgot elastīgu paneļu ruļļu izgatavošanai uz plānas alumīnija folijas, tādējādi samazinot ražošanas izmaksas, teikts Ali Džeivijs , elektrotehnikas un datorzinātņu profesors, kurš vadīja darbu. Viņš saka, ka darbs ir agrīnā stadijā, un jūs nezināsiet izmaksas, kamēr to nedarīsit, izmantojot ritināšanas procesu. Bet, ja jūs to varat izdarīt, izmaksas varētu būt 10 reizes mazākas nekā tās, kas tiek izmantotas [kristālisko] silīcija paneļu izgatavošanai.
Saules baterijas ir izgatavotas no vienādiem 500 nanometru augstiem kadmija sulfīda pīlāriem, kas iestrādāti plānā kadmija telurīda plēvē. Abi materiāli ir pusvadītāji, ko izmanto plānslāņa saules baterijās. Tiešsaistē Dabas materiāli papīrs, Javey un viņa kolēģi parādīja, ka šūnu efektivitāte ir aptuveni 6 procenti, pārveidojot saules gaismu elektrībā. Viņš saka, ka citi ir izgatavojuši šūnas ar pīlāru dizainu, taču viņi izmantoja dārgas metodes, lai audzētu pīlārus, un nevarēja iegūt efektivitāti virs 2 procentiem.
Parastās šūnās silīcijs absorbē gaismu un rada brīvus elektronus, kuriem jānokļūst elektriskajā ķēdē, pirms tie tiek iesprostoti pie materiāla defektiem vai piemaisījumiem. Lai iegūtu visefektīvākās fotoelektriskās ierīces, ir nepieciešams ārkārtīgi tīrs, dārgs kristāliskais silīcijs.
Nanopilāru dizains sadala silīcija pienākumus: materiāls, kas ieskauj pīlārus, absorbē gaismu, un pīlāri transportē tos uz elektrisko ķēdi. Tas palielina efektivitāti divos veidos. Cieši saspiestie stabi iesprosto gaismu starp tiem, palīdzot apkārtējam materiālam vairāk absorbēt. Elektroniem ir arī ļoti mazs attālums, lai pārvietotos cauri pīlāriem, tāpēc ir mazāka iespēja, ka tie tiks iesprostoti defektu vietā. Tas nozīmē, ka varat izmantot zemas kvalitātes, lētākus materiālus, saka Džeivijs.
Citi ražo saules baterijas ar dažādām nanostruktūrām. Hārvardas universitātes ķīmijas profesors Čārlzs Lībers ir izgatavojis nanovadus, kas sastāv no silīcija kodola un dažādiem koncentriskiem silīcija slāņiem. Peidongs Jangs UC Berkeley ķīmijas profesors ir izgatavojis ar krāsu sensibilizētas saules baterijas ar cinka oksīda nanovadiem. Šīs nanovadu saules baterijas ir sasniegušas 4 procentu efektivitāti.
Džeivijs un viņa kolēģi izgatavo nanopīlāru šūnu, vispirms anodējot alumīnija foliju. Tas rada periodisku 200 nanometru platu poru izkārtojumu, kas darbojas kā veidnes kadmija sulfīda kristāliem, lai tie augtu stāvus. Tad nāk kadmija telurīda pārklājums un augšējais elektrods, vara un zelta plēve. Tie piestiprina šūnu pie stikla plāksnes vai padara to elastīgu, uzlejot virsū polimēra šķīdumu un uzstādot to.
Tas ir aizraujošs progress inženierijas nanomateriālu integrēšanā ar dažādiem mīkstiem substrātiem elastīgu un salokāmu augstas efektivitātes saules bateriju izgatavošanai, saka. Džuns Lins Vans , materiālu zinātnes un inženierzinātņu profesors Georgia Tech. Bet šūnai būs jākonkurē ar plānslāņa elastīgām saules baterijām, kas izgatavotas no silīcija, kadmija telurīda un citiem materiāliem, saka Artūrs Noziks , fizikāls ķīmiķis, kurš pēta nano saules baterijas Nacionālajā atjaunojamās enerģijas laboratorijā Golden, CO. Pretstatā jaunās šūnas elastībai, viņš saka, es domāju, ka pārdošanas punkts varētu būt zemās izmaksas.
Pagaidām pētnieki pēta materiālus, kas varētu uzlabot šūnu efektivitāti. Piemēram, augšējais vara-zelta slānis ir tikai 50% caurspīdīgs. Ja visa uz to krītošā gaisma izietu cauri, šūnas efektivitāte jau varētu būt dubultā, saka Džeivijs. Pētnieki plāno izgatavot šūnas ar caurspīdīgiem vadošiem materiāliem, piemēram, indija oksīdu. Viņš saka, ka ir ievērojami uzlabojumi, vismaz divas reizes, vienkārši uzlabojot vai nomainot mūsu galveno kontaktu materiālu.
Pētnieki arī plāno izmēģināt citus pusvadītāju materiālus pīlāriem un apkārtējiem materiāliem. Javey saka, ka ražošanas process ir savietojams ar plašu pusvadītāju klāstu, un citas kombinācijas varētu palielināt efektivitāti.
Citu pusvadītāju materiālu izmēģināšana var būt svarīga arī, ņemot vērā kadmija toksicitātes problēmas, norāda Bērklija Jangs. Neskatoties uz to, viņš saka, arhitektūra ir vissvarīgākā - materiāli, pie kuriem mēs varam turpināt strādāt. Šī raksta skaistums ir pierādījums tam, cik labi darbojas arhitektūra.