В новом исследовании, опубликованном на сайте в журнале Nature , ученые из Пенсильванского университета сообщили, что они создали новый класс керамического материала для солнечных батарей, который может вырабатывать электроэнергию дешево и эффективно.
До сих пор группа создала всего таблетка размера кусочки новой керамики, но члены предсказать его можно использовать для изготовления панелей, которые лучше при энергии уборки и дешевле, чем модели на основе кремния, доминирующих на рынке.
Авторы говорят, что их новый керамический также будет иметь преимущество над "тонкопленочных" солнечных батарей , которые, как правило, содержат материалы, которые редко, токсичен, или обоих. Новый материал содержит калий, ниобий, барий, и никель, которые являются относительно много и экологически безопасные.
Так кремния, но это требует много обработки и производства, которые будут использоваться в солнечных батарей. Авторы говорят, что их сочетание материалов будет дешевле в долгосрочной перспективе. "Мы открыли новую категорию способов сделать солнечный элемент", сказал Пенн химии профессор Эндрю М. Раппе, который руководил моделирование и вычисление для проекта.
Солнечная энергия остается мелким игроком на энергетической сцене страны, на которые приходится лишь четверть 1 процента энергии, потребляемой в 2012 году, в соответствии с энергетической информации США. Фактические цифры выше, в соответствии с солнечной энергии Industries Association, в котором говорится, что правительство не имеет полные данные по установке панели на крыше.
Но по любым меркам, рынок солнечной энергии стал расти устойчиво, что частично вызвано государственных стимулов. А для ученых, солнце остается дразнящий источником неиспользованный власти.
Материалы, которые могут вентилируют поток электронов описаны как имеющие полярность, а, как известно, наука в течение десятилетий. Но они не были использованы, чтобы сделать солнечные батареи, потому что они в первую очередь поглощают энергию ультрафиолетового света, а не от видимой части спектра.
Команда Penn-Дрексел начали с одной из этих полярных материалов, называемых ниобата калия, затем использовали компьютерные модели, чтобы предсказать, какие другие элементы могут быть добавлены таким образом, что он будет поглощать видимый свет.
В возможные победителей были барий, который заменяет часть калия в структуре керамического кристалла, и никеля, который заменяет некоторые из ниобия.
"Никель действительно делает работу", сказал Раппе. "Барий вроде с собой в поездку."
Для производства материала требуется многоступенчатый процесс, который включает в себя измельчение и нагревание. Добавляя разное количество бария и никеля, ученые обнаружили, что могут получить такой материал, чтобы он мог поглощать различные длины волн видимого света.
В теории, этот тип керамики смогли реализовать эффективность получения электроэнергии с КПД выше на 50 процентов, при том, что много работы еще предстоит сделать, говорят авторы.
Лейн В. Мартин, доцент кафедры материаловедения и инженерии в Университете штата Иллинойс в Урбана-Шампейн, решила, что этот подход потенциально интересный.
"Это довольно перспективным первым шагом в этой области", сказал Мартин, который не был связан с исследованиями.
Будущие исследования будут включать на самом деле делает солнечную "ячейку", в комплекте с электродами, но Спеньера было много возбуждается небольших таблеток.
|
