โพสต์ยอดนิยม

ตัวเลือกของบรรณาธิการ - 2019

วัสดุที่ทำจากโครงสร้างที่ออกแบบมาเป็นพิเศษสามารถเพิ่มประสิทธิภาพการดูดซับแสงของเซลล์แสงอาทิตย์

Anonim

ดวงอาทิตย์เป็นแหล่งที่มีแนวโน้มมากที่สุดของเราในเรื่องของพลังงานสะอาดและพลังงานทดแทน พลังงานที่มาถึงโลกจากดวงอาทิตย์ภายในหนึ่งชั่วโมงใกล้เคียงกับที่มนุษย์บริโภคกินได้ตลอดปี เซลล์แสงอาทิตย์สามารถแตะแหล่งพลังงานขนาดใหญ่นี้ได้โดยการแปลงไฟเป็นกระแสไฟฟ้า อย่างไรก็ตามอุปกรณ์เหล่านี้ยังคงต้องมีการปรับปรุงประสิทธิภาพอย่างมีนัยสำคัญก่อนที่จะสามารถแข่งขันกับแหล่งพลังงานแบบดั้งเดิมได้มากขึ้น

การโฆษณา


Xiaogang Liu, Alfred Ling Yoong Tok และเพื่อนร่วมงานของพวกเขาที่ A * STAR Institute of Materials Research and Engineering มหาวิทยาลัยแห่งชาติสิงคโปร์และ Nanyang Technological University ประเทศสิงคโปร์ได้พัฒนาวิธีการใช้โครงสร้างนาโนเพื่อเพิ่มเศษของขาเข้า แสงที่ถูกดูดกลืนโดยวัสดุที่มีการสลายตัวของแสง 1 วิธีนี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานกับเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีประสิทธิภาพสูง

เซลล์แสงอาทิตย์ดูดซับแพ็คเก็ตของพลังงานแสงที่เรียกว่าโฟตอนและใช้โฟตอนเพื่อสร้างอิเล็กตรอน พลังงานของโฟตอนบางส่วนจากดวงอาทิตย์มีขนาดเล็กเกินไปที่จะสร้างอิเล็กตรอนด้วยวิธีนี้และสูญหาย Liu, Tok และเพื่อนร่วมงานของพวกเขาหลีกเลี่ยงการสูญเสียนี้โดยใช้ผลที่เรียกว่า upconversion ในกระบวนการนี้โฟตอนพลังงานต่ำจะรวมกันเพื่อผลิตโฟตอนพลังงานสูงตัวเดียว โฟตอนที่มีพลังนี้จะถูกดูดกลืนโดยบริเวณที่ใช้งานอยู่ของเซลล์สุริยะ

อุปกรณ์ของนักวิจัยประกอบด้วยโครงไทเทเนียมออกไซด์ที่เต็มไปด้วยรูอากาศที่มีขนาดประมาณครึ่งไมโครเมตรซึ่งเป็นโครงสร้างที่เรียกว่าโอเล่แบบผกผัน (ดูรูป) ทรงกลมของวัสดุที่มีการผันแปรขึ้นซึ่งมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 30 นาโนเมตรนั่งอยู่บนผิวของรูขุมขนเหล่านี้ จุดควอนตัมที่มีความไวแสงเล็ก ๆ ที่ทำจากคริสตัลแคดเมียม selenide เคลือบนาโนสเฟียร์เหล่านี้

จุดควอนตัมสามารถดูดซับแสงที่เข้ามาได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยตรงจากแหล่งภายนอกหรือจากโฟตอนที่ไม่ได้รับการแปลงจากนาโนเฟอร์สและเปลี่ยนเป็นอิเล็กตรอน ค่านี้จะไหลเข้าสู่โครงไทเทเนียมออกไซด์ "ไทเทเนียมออกไซด์เป็นโอปอลผกผันสร้างทางเดินที่ก่อตัวอิเล็กตรอนอย่างต่อเนื่องและมีพื้นที่พื้นผิวขนาดใหญ่เพื่อรองรับอนุภาคนาโนที่มีการควบคุมสูงและจุดควอนตัม" หลิวกล่าว

Liu, Tok และทีมทดสอบอุปกรณ์โดยการยิงแสงเลเซอร์ที่มีความยาวคลื่น 980 นาโนเมตรซึ่งปกติจะไม่ถูกดูดกลืนโดยจุดควอนตัมแคดเมี่ยม ตามคาดแล้วพวกเขาสามารถวัดกระแสไฟฟ้าได้สูงกว่าการทดสอบเดียวกันกับอุปกรณ์ที่ไม่มี nanospheres แบบยกระดับ "เราเชื่อว่าการถ่ายเทพลังงานที่เพิ่มขึ้นและการเก็บเกี่ยวด้วยแสงอาจทำให้เกิดข้อได้เปรียบในการแข่งขันสูงกว่าเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดซิลิคอนแบบเดิม" หลิวกล่าว

การโฆษณา



เรื่องราวที่มา:

วัสดุที่จัดเตรียมโดย สำนักวิทยาศาสตร์เทคโนโลยีและการวิจัย (A * STAR) หมายเหตุ: อาจมีการแก้ไขเนื้อหาสำหรับรูปแบบและความยาว


Journal Reference :

  1. Liap Tat Su พระศิวะ Krutna Karuturi Jingshan Luo Liu Lijun Liu Xinfeng Jun Guo Tie Chien Sum Renren Deng Hong Jin Fan Xiaogang Liu Alfred Iing Yoong Tok Photon Upconversion ใน Photoanodes Hetero-nanostructured เพื่อเพิ่มการเก็บเกี่ยวแสงในบริเวณใกล้เคียงอินฟราเรด วัสดุขั้นสูง 2013 25 (11): 1603 DOI: 10.1002 / adma.201204353