MITeko ikertzaileek eguzki-energia bideratzeko modu bat garatzen dute
MITeko ikertzaileek eguzki-energia bideratzeko modu bat garatzen dute
Anonim

Karbonozko nanohodiak (karbono atomoen hodi hutsak) erabiliz, MITeko ingeniari kimikoek eguzki-energia zelula fotovoltaiko arrunt batek baino 100 aldiz gehiago kontzentratzeko modua aurkitu dute. Nanohodi horiek argi-energia harrapatzen eta bideratzen duten antenak sor ditzakete, potentzialki eguzki-matrize askoz txikiagoak eta indartsuagoak ahalbidetuz.

"Zure teilatu osoa zelula fotovoltaiko bat izan beharrean, zelula fotovoltaiko txikiak ziren leku txikiak izan ditzakezu, fotoiak haietara eramango zituzten antenekin", dio Michael Stranok, Charles eta Hilda Roddey Ingeniaritza Kimikoko irakasle elkartuak eta liderrak. ikerketa taldea.

Strano eta bere ikasleek karbonozko nanohodi antena berria edo "eguzki-inbutua" deskribatzen dute irailaren 12ko Nature Materials aldizkariaren sareko edizioan. Artikuluaren egile nagusiak Jae-Hee Han doktorego-ondoko elkartua eta Geraldine Paulus graduondoko ikaslea dira.

Haien antena berriak argia kontzentratu behar duen beste edozein aplikaziotarako ere erabilgarriak izan daitezke, hala nola gaueko betaurrekoak edo teleskopioak.

Eguzki-panelek elektrizitatea sortzen dute fotoiak (argi-energia paketeak) korronte elektriko bihurtuz. Stranoren nanohodiaren antena atzeman daitezkeen fotoi kopurua areagotzen du eta argia eguzki-zelula batera bideratu daitekeen energia bihurtzen du.

Antena 10 mikrometro (metro baten milioiren) inguruko luzera eta lau mikrometroko lodiera dituen zuntz soka batez osatuta dago, 30 milioi karbono nanohodi inguru dituena. Stranoren taldeak propietate elektriko desberdinak dituzten bi geruzaz osatutako zuntz bat eraiki zuen lehen aldiz, zehazki, banda hutsune desberdinak.

Edozein materialtan, elektroiak energia-maila ezberdinetan egon daitezke. Fotoi batek gainazala jotzen duenean, elektroi bat energia maila altuago batera kitzikatzen du, materialaren espezifikoa dena. Elektroi energizatuaren eta atzean uzten duen zuloaren arteko elkarrekintzari kitzitoia deitzen zaio, eta zuloaren eta elektroiaren arteko energia-mailen diferentziari banda hutsunea deritzo.

Antenaren barruko geruzak banda hutsune txikia duten nanohodiak ditu, eta kanpoko geruzan nanohodiek banda hutsune handiagoa dute. Garrantzitsua da kitzitoiak energia handitik baxukoetara isurtzea gustatzen zaielako. Kasu honetan, horrek esan nahi du kanpoko geruzako kitzitoiak barne geruzara isurtzen direla, non energia-egoera baxuagoan egon daitezkeen (baina oraindik kitzikatuta).

Hori dela eta, argi-energiak materiala jotzen duenean, kitzitoi guztiak zuntzaren erdigunera isurtzen dira, eta bertan kontzentratzen dira. Stranok eta bere taldeak oraindik ez dute antena erabiliz gailu fotovoltaikorik eraiki, baina egiteko asmoa dute. Horrelako gailu batean, antena fotoiak kontzentratu egingo lituzke zelula fotovoltaikoak korronte elektriko bihurtu aurretik. Hau material erdieroaleko nukleo baten inguruan antena eraikiz egin liteke.

Erdieroalearen eta nanohodien arteko interfazeak elektroia zulotik bereiziko luke, elektrodo batean barneko erdieroalea ukitzen duen elektroiak bilduz eta elektrodo batean zuloak nanohodiak ukituz. Sistema honek orduan korronte elektrikoa sortuko luke. Eguzki-zelula horren eraginkortasuna elektrodorako erabiltzen diren materialen araberakoa izango litzateke, ikertzaileen arabera.

Stranoren taldea geruza ezberdinen propietateak kontrolatu ditzaketen nanohodi-zuntzak eraikitzen dituen lehena da, propietate desberdinak dituzten nanohodiak bereizteko azken aurrerapenek lortu duten lorpena.

Karbono nanohodien kostua garai batean debekatua zen arren, azken urteotan behera egin du produktu kimikoen enpresek fabrikazio ahalmena handitu ahala. "Etorkizun hurbil batean, karbono nanohodiak libra bakoitzeko zentimotan salduko dira, polimeroak saltzen diren heinean", dio Stranok. "Kostu honekin, eguzki-zelula gehitzea arbuiagarria izan liteke zelula beraren fabrikazio eta lehengaien kostuarekin alderatuta, estaldurak eta polimeroen osagaiak zelula fotovoltaiko baten kostuaren zati txikiak diren bezala".

Stranoren taldea kitzitoiak zuntz zeharkatzen duten heinean galtzen den energia minimizatzeko moduak lantzen ari da, eta fotoi bakoitzeko kitzitoi bat baino gehiago sortzeko moduak aztertzen ari da. Nature Materials paperean deskribatutako nanohodi sortak xurgatzen duten energiaren ehuneko 13 inguru galtzen dute, baina taldea ehuneko 1 bakarrik galduko luketen antena berrietan ari da lanean.

Gaiaren arabera ezaguna