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UCR entwickelt eine neue Solarmodulbeschichtung für eine verbesserte Effizienz

UCR entwickelt eine neue Solarmodulbeschichtung für eine verbesserte Effizienz


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Obwohl die Sonne über 50 Prozent ihres Lichts als nahes Infrarotlicht emittiert, können Solarzellen nur sichtbares Licht absorbieren, was bedeutet, dass Sonnenkollektoren nur einen Wirkungsgrad von etwa 20 Prozent erreichen. Ein Team von Chemikern an der University of California Riverside hat nun einen Weg gefunden, die Effizienz von Solarmodulen zu steigern, indem anorganische Halbleiternanokristalle mit organischen Molekülen kombiniert werden, wodurch Photonen im sichtbaren und nahen Infrarotbereich des Sonnenspektrums erfolgreich „hochkonvertiert“ werden. Der Gedanke hinter der Forschung ist, dass Solarenergie noch billiger sein könnte, wenn die Menge an Land, die für den Einsatz von Solarmodulen benötigt wird, sowie die Arbeitskosten für den Bau reduziert werden können.

"Der Infrarotbereich des Sonnenspektrums verläuft direkt durch die Photovoltaikmaterialien der heutigen Solarzellen", sagte Christopher Bardeen, Professor für Chemie, der das Projekt in Zusammenarbeit mit dem Assistenzprofessor für Chemie Ming Lee Tang durchführte. „Das ist Energieverlust, egal wie gut Ihre Solarzelle ist. Das von uns entwickelte Hybridmaterial fängt zunächst zwei Infrarotphotonen ein, die normalerweise direkt durch eine Solarzelle laufen, ohne in Elektrizität umgewandelt zu werden, und addiert dann ihre Energien zu einem Photon mit höherer Energie. Dieses hochkonvertierte Photon wird leicht von Photovoltaikzellen absorbiert und erzeugt Strom aus Licht, das normalerweise verschwendet würde. “

Sonnenkollektoren mit Regenbogen [Bildquelle: Steve Jurvetson, Flickr]

Professor Bardeen fügte hinzu, dass die Materialien das Sonnenspektrum im Wesentlichen „umformen“, so dass es den in Solarzellen verwendeten PV-Materialien besser entspricht. Die Nutzung des Infrarotanteils des Sonnenspektrums könnte den Solar-PV-Wirkungsgrad um 30 Prozent oder mehr erhöhen. Bardeen und Tang verwendeten Cadmiumselenid- und Bleiselenid-Halbleiter-Nanokristalle sowie organische Diphenylanthracen- und Rubrenverbindungen. Die beiden Wissenschaftler fanden heraus, dass die Cadmiumselenid-Nanokristalle sichtbare Wellenlängen in ultraviolette Photonen umwandeln können, während die Bleiselenid-Nanokristalle nahezu infrafred Photonen in sichtbare Photonen umwandeln können.

Das resultierende Hybridmaterial wurde 980-Nanometer-Infrarotlicht ausgesetzt, das dann hochkonvertiertes orange / gelb fluoreszierendes 550-Nanometer-Licht erzeugte, wodurch die Energie der einfallenden Photonen nahezu verdoppelt wurde. Durch die Beschichtung der Cadmiumselenid-Nanokristalle mit organischen Liganden konnten Bardeen und Tang den Prozess um bis zu drei Größenordnungen beschleunigen und so einen Weg zu höheren Wirkungsgraden ermöglichen.

Laut Bardeen kann das 550-Nanometer-Licht von jedem Solarzellenmaterial absorbiert werden. Der Schlüssel dazu ist das Hybrid-Verbundmaterial.

"Organische Verbindungen können im Infrarot nicht absorbieren, können aber zwei Photonen mit niedrigerer Energie gut zu einem Photon mit höherer Energie kombinieren", sagte er. „Durch die Verwendung eines Hybridmaterials absorbiert die anorganische Komponente zwei Photonen und gibt ihre Energie zur Kombination an die organische Komponente weiter. Die organischen Verbindungen erzeugen dann ein hochenergetisches Photon. Einfach ausgedrückt, nehmen die anorganischen Stoffe im Verbundmaterial Licht auf; Die organischen Stoffe werden hell. “

Das Projekt eignet sich auch für andere potenzielle Anwendungen, einschließlich biologischer Bildgebung, Datenspeicherung und organischer Leuchtdioden. Bardeen gibt an, dass die Fähigkeit, Licht von einer Wellenlänge in eine andere, nützlichere Region zu bewegen, jede Technologie beeinflussen kann, bei der Photonen als Ein- oder Ausgänge verwendet werden.

Die Studie wurde in veröffentlicht Nano-Briefe und wurde durch Zuschüsse der National Science Foundation und der US Army finanziert.


Schau das Video: Perowskit-Solarzellen effizient und günstig (Kann 2022).


Bemerkungen:

  1. Vincenzo

    Sie begehen einen Fehler. Ich kann die Position verteidigen. Schreiben Sie mir in PM, wir werden kommunizieren.

  2. Orik

    Ich denke du hast nicht Recht. Geben Sie ein, wir werden diskutieren.



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