kategoriler: Öne Çıkan Makaleler » İlginç elektrik haberleri
Görüntülenme sayısı: 16945
Makaleye yorum: 7
Geleceğin 5 Sıradışı Güneş Paneli
bugün silikon güneş panelleri - güneş ışığının enerjisini ve yararlı elektrik enerjisine dönüşümü yolundaki finalden uzak. Birçok çalışma hala bilim adamları tarafından yürütülmektedir ve bu makalede modern araştırmacıların bazılarının geliştirdiği beş sıra dışı çözümü ele alacağız.
Amerikan Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı (NREL) kuruldu boyutları birkaç nanometreyi geçmeyen yarı iletken kristallere dayanan bir güneş pilibunlar kuantum noktalarıdır. Örnek zaten sırasıyla% 114 ve% 130 olan dış ve iç kuantum verimi açısından bir şampiyon.
Bu özellikler üretilen elektron deliği çiftlerinin sayısının numunede meydana gelen foton sayısına (dış kuantum verimi) ve üretilen elektron sayısının emilen foton sayısına (dahili kuantum verimi) belirli bir frekans için oranını gösterir.
Dış kuantum verimi içten daha azdır, çünkü emilen tüm fotonlar jenerasyona katılmaz ve panelde meydana gelen fotonların bazıları basitçe yansıtılır.
Numune aşağıdaki parçalardan oluşur: yansıma önleyici kaplamadaki bir cam, şeffaf bir iletken tabakası, daha sonra nanoyapılı çinko oksit tabakaları ve kuantum noktalarında kurşun selenid, sonra etanditiol ve hidrazin ve üst elektrot olarak ince bir altın tabakası.
Böyle bir hücrenin toplam verimliliği yaklaşık% 4.5'tir, ancak bu, bu malzeme kombinasyonunun deneysel olarak elde edilen oldukça yüksek kuantum verimliliği için yeterlidir, bu da optimizasyon ve iyileştirmenin önde olduğu anlamına gelir.
Tek bir güneş pili% 100'ün üzerinde bir dış kuantum verimi göstermezken, bu NREL gelişiminin benzersizliği, pilin üzerine düşen her fotonun çıkışta birden fazla elektron deliği çifti oluşturması gerçeğinde yatmaktadır.
Başarının nedeni, ilk kez elektrik üretebilen tam teşekküllü bir güneş pili oluşturmak için kullanılan çoklu nesil eksitonlar (MEG) idi. Etkinin yoğunluğu, malzemenin parametreleriyle, yarıiletkendeki bant boşluğunun yanı sıra olay fotonunun enerjisi ile ilişkilidir.
Kristalin boyutu çok önemlidir, çünkü kuantum noktalarının yük taşıyıcılarını sınırladığı ve aşırı enerjiyi toplayabildiği küçük bir hacim içinde, aksi takdirde bu enerji sadece ısı şeklinde kaybolacaktır.
Laboratuvar, MEG etkisine dayanan unsurların yeni nesil güneş panelleri unvanı için çok değerli adaylar olduğuna inanıyor.
Notre Dame Üniversitesi'nden Prashant Kamat, güneş pili oluşturmaya yönelik alışılmadık bir yaklaşım daha ileri sürdü. Grubunda, su-alkol karışımı şeklinde kadmiyum sülfit ve kadmiyum selenid ile kaplanmış kuantum noktalarına dayanan bir boya geliştirildi.
Macun, iletken bir tabaka ile bir cam plakaya uygulandı, daha sonra ateşlendi ve sonuç, fotovoltaik pil. Fotovoltaik bir panele dönüştürülen bir substratın sadece üstte bir elektrota ihtiyacı vardır ve güneşe yerleştirerek bir elektrik akımı elde etmek mümkündür.
Bilim adamları gelecekte arabalar ve evler için boya oluşturmanın mümkün olacağına ve bu nedenle, örneğin, bu özel boya ile boyanmış bir evin çatısını veya araba gövdesini güneş panellerine dönüştürmenin mümkün olacağına inanıyorlar. Araştırmacıların temel amacı budur.
Verimlilik yüksek olmasa da, geleneksel silikon panellerden 15 kat daha az olan sadece% 1, güneş boyası büyük hacimlerde ve çok ucuza üretilebilir.Böylece, Kamat grubundan, yavrularını çağıran kimyagerler, gelecekte enerji ihtiyaçları karşılanabilir. «Güneş-İnanılır»"güneşe maruz kalma" anlamına gelir.
Sıra dışı alışılmadık güneş enerjisi dönüşüm yöntemi Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'nde. Andreas Mershin ve çalışma arkadaşları deneysel piller, ışığı "toplayabilen" biyolojik moleküller kompleksine dayanmaktadır.
Siyanobakterim Thermosynechococcus elongatus'tan ödünç alınan PS-1 fotosistemi, mevcut deneylerin başlamasından 8 yıl önce moleküler biyolog Shuguan Zhang ve onun gibi düşünen bazı kişiler Andreas Mershin tarafından önerildi.
Sistemlerin verimliliği sadece yaklaşık% 0.1 olarak ortaya çıktı, ancak bu zaten günlük hayata kitle giriş yolunda önemli bir adımdır, çünkü bu tür cihazların yaratma maliyetleri son derece düşüktür ve genel olarak biyolojik sahipler bir dizi kimyasal madde ve taze kesilmiş çim yığını kullanarak kendi pillerini oluşturabilirler . Bu arada, bazı iyileştirmeler verimliliği% 1-2'ye çıkaracak, yani. ticari olarak uygulanabilir bir seviyeye.
Daha önce fotosistemli benzer hücreler, yalnızca hücrenin üzerinde yoğunlaşan lazer ışığı altında makul bir şekilde çalışabiliyordu ve daha sonra sadece dar bir dalga boyu aralığında çalışıyordu. Ayrıca pahalı kimyasallara ve laboratuvar koşullarına ihtiyaç duyuldu.
Başka bir problem, bitkilerden ekstrakte edilen moleküler komplekslerin uzun süre var olamamasıydı. Şimdi, enstitü ekibi sistemi saran ve uzun süre koruyan bir dizi yüzey aktif peptit geliştirdi.
Işık toplama verimliliğini artırarak, Massachusetts Teknoloji Enstitüsü ekibi fotoğraf sistemlerini daha önce fotoğraf sistemine zarar veren ultraviyole radyasyondan koruma sorununu çözdü.
PS-1 şimdi pürüzsüz bir substrat üzerine değil, çok geniş etkili bir alana sahip bir yüzeye ekildi, bunlar 60 nm gözenekleri olan 3.8 um kalınlığında titanyum dioksit tüpleri ve birkaç mikrometre yüksekliğinde ve birkaç yüz nanometre çapında yoğun çinko oksit çubuklardı. .
Fotoanodun bu varyantları ışık altında klorofil moleküllerinin sayısını arttırmayı mümkün kıldı ve PS-1 komplekslerini ultraviyole ışınlarından korudu, çünkü her iki malzeme de onları iyi emdi. Buna ek olarak, titanyum tüpler ve çinko çubuklar da bir çerçevenin rolünü oynar ve elektron taşıyıcıları olarak hareket ederken, PS-1 ışığı toplar, asimile eder ve canlı hücrelerde olduğu gibi yükleri ayırır.
Güneşe maruz kalan bir hücre, santimetre kare başına 81 mikroW özgül güce ve santimetre kare başına 362 uA'lık bir foto-akım yoğunluğuna sahip 0.5 voltluk bir voltaj verdi; bu, daha önce doğal fotosistemlere dayanarak bilinen diğer biyovoltaik sistemlerden 10 kat daha yüksek.
Şimdi konuşalım organik polimer esaslı güneş pilleri. Eğer seri üretim yaparlarsa, zaten% 10.9'luk bir verime ulaşmış olmalarına rağmen, silikon rakiplerinden çok daha ucuz olacaklar. Tandem Polimer Güneş PiliLos Angeles, Kaliforniya Üniversitesi'nden (UCLA) bir bilim insanı ekibi tarafından oluşturulan, her biri spektrumun kendi parçası ile çalışan birkaç katmana sahiptir.
Birlikte çalışırken birbirine müdahale etmeyen farklı maddelerin başarılı bir kombinasyonu en önemli noktadır. Bu nedenle yazarlar, düşük bant aralığına sahip özel olarak konjüge polimerler geliştirmiştir.
2011 yılında, bilim adamları% 6 verimlilik ile böyle bir tek katmanlı polimer hücre elde etmeyi başardılar, tandem hücre ise% 8.62 verimlilik gösterdi. Daha fazla çalışarak, araştırmacılar kızılötesi bölgedeki çalışma spektrumu aralığını genişletmek için yola çıktılar ve% 10.9'luk bir verim elde etmeyi başardıkları için Japon şirketi Sumitomo Chemical'ın polimerini eklemek zorunda kaldılar.
Bu en başarılı tasarım, geniş bant boşluğuna sahip bir malzemeden yapılmış bir ön hücreden ve dar bant boşluğuna sahip bir arka hücreden oluşur.Geliştirmenin yazarları, malzeme maliyeti de dahil olmak üzere böyle bir dönüştürücünün oluşturulmasının çok pahalı olmadığını, ayrıca teknolojinin kendisinin bugün üretilen ince film güneş panelleri ile uyumlu olduğunu savunuyorlar.
Önümüzdeki birkaç yıl içinde organik polimerlere dayanan güneş pilleri ticari olarak yaşayabilecek gibi görünüyor, çünkü geliştiriciler verimliliklerini% 15'e, yani silikon seviyesine yükseltmeyi planlıyorlar.
İncelemeyi tamamlama 1.9 mikron kalınlığında süper ince güneş panelleridaha önce oluşturulan diğer ince film pillere göre 10 kat daha incedir. Japon ve Avusturyalı bilim adamları birlikte, ince bir organik alışılmadık derecede esnek güneş paneli oluşturdular. Gösteride, ürün 70 um çapında bir insan saçı etrafına sarıldı.
Pili yapmak için geleneksel malzemeler kullanıldı, ancak substrat 1.4 mikron kalınlığında polietilen tereftalattan yapıldı. % 4.2 verimlilikle, yeni güneş pilinin özgül gücü gram başına 10 watt idi, bu da çok kristalli silikon piller için ilgili göstergeden genellikle 1000 kat daha yüksekti.
Bu bağlamda, güneş panellerine ek olarak benzer teknoloji kullanılarak oluşturulan elektronik mikro devrelerin eşit derecede ince ve esnek olabileceği “akıllı tekstiller” ve “akıllı cilt” gibi alanların gelişmesi umut vericidir.
Ayrıca bakınız:5 sıradışı rüzgar jeneratörü tasarımı
Ayrıca bkz. electro-tr.tomathouse.com
: