211service.com
Oglekļa saules baterijas būs lēti un elastīgi saules paneļi
Izmantojot jaunu nanomateriālu maisu, Stenfordas universitātes pētnieki ir izveidojuši pirmās tikai oglekļa saules baterijas. To oglekļa fotoelementi neražo daudz elektroenerģijas, taču, tā kā tehnoloģija ir pilnveidota, visas oglekļa šūnas varētu būt lētas, izdrukājamas, elastīgas un pietiekami izturīgas, lai izturētu ekstremālu vidi un laikapstākļus.
Oglekļa šūna: Oglekļa saules baterija sastāv no fotoaktīvā slāņa starp diviem elektrodiem.
Mērķis nav aizstāt saules baterijas, kas izgatavotas no silīcija un citiem neorganiskiem materiāliem, saka Ženans Bao , Stenfordas universitātes ķīmijas inženierijas profesors, kurš vadīja darbu. Drīzāk tas ir jaunu nišu aizpildīšana. Ogleklis ir viens no visbiežāk sastopamajiem elementiem uz zemes, un tas ir daudzpusīgs, saka Bao.
Ogleklis ir ārkārtīgi izturīgs — atomu biezs grafēns un garas, plānas oglekļa nanocaurules ir divi no spēcīgākajiem materiāliem, kādi jebkad ir pārbaudīti. Tātad oglekļa fotoelementus var izsmidzināt uz ēku sāniem vai sarullēt un aizvest tuksnesī. Var drukāt dažādas oglekļa formas, lai izveidotu plānu, elastīgu, caurspīdīgu un pat elastīgu elektroniku.
Pateicoties tās daudzpusībai, ogleklis vienā vai otrā veidā tika izmantots katras saules elementa sastāvdaļas izgatavošanai. Trīs galvenās daļas — nanocaurules katods un grafēna anods, kas aptver aktīvo slāni, kas izgatavots no nanocaurulēm un bumbiņām — tika izgatavotas, drukājot vai iztvaicējot no tintes.
Bao saka, ka katoda darbība bija sarežģītākā daļa — pētniekiem ir bijis grūti izgatavot oglekļa nanomateriālus, kas savāc elektronus. Stenfordas pētnieki atrisināja problēmu, izvēloties pareizo nanocauruļu garšu un veicot ķīmisku apstrādi. Šis darbs ir aprakstīts žurnālā ACS nano .
Oglekļa fotoelementi mazāk nekā 1 procentu no gaismas enerģijas pārvērš elektrībā (salīdzinājumam, silīcija saules baterija pārvērš aptuveni 20 procentus gaismas elektrībā). Tomēr Bao saka, ka viņas grupa galvenokārt strādāja ar gataviem materiāliem, tikai nedaudz pielāgojot tos. Viņa daļu problēmas saista ar oglekļa plēvju nelīdzenumu, kas rada ceļa izdevumus, un saka, ka vajadzētu būt iespējai tās izlīdzināt, strādājot pie apstrādes metodēm.
Oglekļa nanomateriāli joprojām ir salīdzinoši jauni materiāli, saka Bao. Ir daudz pētījumu par to, kā kontrolēt to īpašības un kā tās izmantot.
IBM Yorktown pētnieks un 2011.g MIT tehnoloģiju apskats Tam piekrīt jaunais novators Fengnian Xia, kurš nav iesaistīts darbā, sakot, ka saules baterijām ir nepieciešami labākas kvalitātes izejmateriāli un procesi. Ideja ir lieliska, un šī ir laba pirmā demonstrācija, taču tā nav gatava reālistiskām lietojumprogrammām, viņš saka.
Citas grupas ir vērstas uz labāku oglekļa materiālu izveidi aktīvajiem fotoelementu slāņiem. Pēc teorētiskajiem aprēķiniem līdz Džefrijs Grosmens MIT oglekļa saules baterijām jāspēj sasniegt 13 procentu konversijas efektivitāti.
Lai oglekļa saules baterijas būtu komerciāli dzīvotspējīgas, saka Šencjans Rens , Kanzasas Universitātes ķīmijas docents, to efektivitātei ir jāpārsniedz 10 procenti. Šī gada septembrī Ren laboratorija uzstādīja oglekļa saules bateriju (aprīkotu ar parastajiem metāla elektrodiem) konversijas efektivitātes rekordu 1,3% apmērā. ACS nano . Viņš atzīmē, ka tas ir, cik labi darbojās pirmās polimēru saules baterijas.
Rens sadarbojas ar skaitļošanas materiālu zinātniekiem, tostarp Grosmanu, lai izstrādātu labākus oglekļa fotoelementus, izvēloties pareizos oglekļa nanomateriālu veidus. Saskaņā ar šiem norādījumiem Ren saka, ka viņa laboratorija jau ir izgatavojusi oglekļa saules baterijas, kas 5 procentus gaismas enerģijas pārvērš elektroenerģijā, un viņš sagaida, ka tas kļūs vēl augstāks.