MIT Saules piltuve koncentrē saules enerģiju 100 reizes

MIT ķimikāliju inženieru grupa ir izstrādājusi veidu, kā savākt saules enerģiju 100 reizes koncentrētāka nekā tradicionālā fotogalvaniskajā šūnā. Ja viņu "saules kanālu" efekts izrādīsies veiksmīgs, tas varētu krasi mainīt saules enerģijas savākšanu nākotnē - vairs nebūs vajadzīgas milzīgas saules baterijas vai plaša telpa, lai radītu ievērojamu un pietiekamu daudzumu spēka. Inženieru pētījumi ir konstatējuši, ka oglekļa nanocaurulītes - dobās caurules, kas sastāv no oglekļa atomiem - būs galvenais instruments gaismas enerģijas uztveršanai un koncentrēšanai, ļaujot ne tikai maziem, bet arī jaudīgākiem saules baterijas.

12. septembra žurnāla tiešsaistē izdevumsDabas materiāli, Michael Strano, Charles un Hilda Roddey asociētais ķīmijas inženieris un pētniecības grupas vadītājs teica: "Tā vietā, lai jūsu viss jumts būtu fotoelementu šūna, jums varētu būt maz vietas, kas bija sīkas fotoelementu šūnas, ar antenām, kas šajos fotonos vadītu." Viņu darbu finansē Nacionālā zinātnes fonda karjeras balva, Sloan stipendija, MIT-Dupont alianse un Korejas Pētniecības fonds.

Pati pati antena ir neticami maza - tā sastāv no šķiedru virves, kura garums ir apmēram 10 mikronu (miljons daļa metru) un četri mikrometri, un satur apmēram 30 miljonus oglekļa nanocaurulītes. Strano komandas izstrādātais prototips sastāvēja no šķiedrām, kas izgatavotas no diviem nanocauruļu slāņiem, no kuriem katram bija dažādas elektriskās īpašības.

Kad fotons sasniedz saules piltuves virsmu, tas uzbudina elektronu uz augstāku enerģijas līmeni, kas ir specifisks materiālam. Attiecības starp enerģētisko elektronu un atveri, ko tas atstāj, sauc par eksitonu, un enerģijas līmeņa atšķirības starp caurumu un elektronu sauc par joslas platumu.

Antenas iekšējais slānis satur nanocaurules ar mazu joslas platumu, bet ārējā slāņa nanocaurulī ir lielāka joslas platums. Eksicitoni mēdz plūst no augšas uz zemu enerģiju, un saules piltuves gadījumā tas nozīmē, ka tie var plūst no ārējā slāņa uz iekšējo slāni, kur tie var pastāvēt zemākā enerģijas stāvoklī. Kad gaisma iedarbojas uz antenu, visi eksitoni plūst uz antenas centru, kur tie ir koncentrēti, un fotonus pārveido par elektrisko strāvu. Tomēr tāpat kā visām saules baterijām, tā efektivitāte ir atkarīga no materiāliem, ko izmanto elektrodam.

Strano komanda ir pirmā, kas izveido nanocaurlaidības šķiedras, kurās var kontrolēt dažādu slāņu īpašības - sasniegumu, ko neseno panākumu rezultātā atdalot nanotubrus ar dažādām īpašībām. Tas ir ne tikai lielāks koncentrēta enerģijas daudzums, kas padara saules kanālu pilienus par izrāvienu - izmantojot oglekļa nanocaurules, saules baterijas var būvēt par zemākām izmaksām nekā tradicionālās silīcija bāzes saules baterijas.

Kaut arī oglekļa nanocaurulīšu izmaksas dažreiz bija pārmērīgas, pēdējos gados tas ir samazinājies, jo ķīmiskās vielas palielina ražošanas jaudu. "Tuvākajā nākotnē oglekļa nanocaurules, visticamāk, tiks pārdotas par pennītiem par mārciņu, jo tiek pārdoti polimēri", saka Strano. "Ar šo izmaksu saules elementa pievienošana var būt niecīga salīdzinājumā ar šūnas ražošanas un izejmateriālu izmaksām, tāpat kā pārklājumi un polimēru komponenti ir nelielas fotogalvaniskās šūnas izmaksas. "

Teorētiski, pateicoties šai jaunajai tehnoloģijai, var izmantot saules piltuves, lai radītu enerģiju, taču tos var izmantot lietojumprogrammās, kur gaisma ir jākoncentrē - piemēram, teleskopi vai nakts redzamības aizsargbrilles. Aiz Saules piltuves dizains ir diezgan novatorisks, uztverot gaismu caurulītē, Strano saules piltuve, ko arī zina kā nanotubeta antenu, palielina to fotonu skaitu, kurus var pārveidot par enerģiju, bet līdzīgā procesā, kas notiek tradīcijās saules baterijas.

Strano komanda, kā ziņots, strādā pie tā, lai tiktu samazināta enerģija, kas zaudēta kā eksitonu plūsma šķiedrās, kā arī jaunas antenas, kas zaudē tikai 1 procentu enerģijas, ko tās absorbē, salīdzinot ar standarta 13 procentiem.

Skatīties video: Part 1 - The House of the Seven Gables Audiobook by Nathaniel Hawthorne (Chs 1-3) (Februāris 2020).

Loading...