Billiger Plastik Solarzellen In den Werken

Behind the Scenes Artikel wurde LiveScience in Zusammenarbeit mit der National Science Foundation zur Verfügung gestellt.

Sonnenlicht oder direkter Sonneneinstrahlung, ist ein bemerkenswertes Phänomen. Es ist die Quelle der Energie bei der Photosynthese, macht uns warm an Sommertagen und wenn zukünftige Solarzellen effizienter und kostengünstiger hergestellt werden können, kann es sein, unsere beste Quelle für zuverlässige, saubere und erneuerbare Energie.

Als Postdoktorand in South Dakota State University (SDSU) Department of Electrical Engineering ich arbeite mit meinem Berater Qiquan Qiao, Assistant Professor in der Abteilung Center for Advanced Photovoltaics und Seth Darling, ein Assistent Wissenschaftler an das Department of Energy Argonne National Laboratory Center für nanoskalige Materialien zu entwerfen, zu synthetisieren und schließlich eine Solarzelle effizienter und kostengünstiger zu fertigen.

Wir versuchen, eine Zelle zu entwickeln, die die größte Herausforderung für Solarenergie Geräte befasst sich mit: absorbieren mehr Energie von der Sonne zur Stromerzeugung.

Kunststoff-Zellen

Anders als die überwiegende Mehrheit der heutigen Solarzellen, die teuer sind, weil sie aus Silizium-basierten oder anorganische Halbleiter hergestellt werden, werden die Solarzelle, die wir schaffen, sind weniger kostspielig, da es von organischen oder Kohlenstoffbasis, Halbleiter, die aus Polymeren hergestellt vorgenommen werden. Wir verwenden zwei verschiedene Arten von Polymeren: das Elektron-defizienten, ein Organoborane Polymer und die elektronenreichen, ein Thiophen Polymer.

Da meine Fähigkeiten ausgerichtet sind, auf die Schaffung Organoborane Moleküle, die aus Kohlenstoff, Bor und Wasserstoff bestehen, ich verlasse mich stark auf Qiao, der ein Experte in der Physik der Solarzellen ist, und Darling, wer ist ein Experte in Selbstmontage und chemische Berechnung. Da wir jedes Expertise in spezialisierten Bereichen der Wissenschaft, haben unsere Ideen zusammen, um ist diese Projektarbeit wirklich eine große interdisziplinäre Zusammenarbeit!

Die Organoborane und Thiophen Polymere sind kettenförmige Moleküle aus Kohlenstoff, Bor, Schwefel und Wasserstoff hergestellt. Diese Polymere haben abwechselnd Doppelbindungen und sind flach, Eigenschaften für Elektronen zu reisen durch die Backbones der Polymere und produzieren Strom notwendig.

Wenn wir die Organoborane und Thiophen Polymere, jeweils mit dem gegnerischen elektronischer Eigenschaften verbinden, schaffen wir eine "molekulare PN-Übergang," Schlüssel zur Erhebung und Nutzung von Elektronen für Strom.

Durch Synthese der PN-Übergang in die Polymermoleküle, hoffen wir, viele der Einschränkungen des aktuellen organischer Solarzellen zu überwinden.

Darüber hinaus integrieren wir Moleküle, die verschiedene Wellenlängen des Lichts in die Polymerketten zu absorbieren bekannt. Auf diese Weise hoffen wir, dass diese Polymere werden in der Lage, nahezu das gesamte Spektrum des sichtbaren Lichts absorbieren die Wellenlängen von etwa 400 Nanometer (UV-Licht) bis hin zu 750 Nanometer (rotes Licht), damit viel mehr von unserer Sonne Energie nutzbar.

Selbstorganisierende arrays

Ein Grund wählte meine Mitarbeiter und ich für die Forschung dieser Polymere ist, weil sie möglicherweise in der Lage, selbst in nur wenigen Sekunden sehr winzig, bilden Montage bestellt Arrays von Materialien. Die Arrays werden damit die Elektronen mehr leicht finden, ihren Weg aus den bestellten Blöcken um Strom zu erzeugen.

Die vorgeschlagenen Solarzelle würde darin bestehen, etwa 10¹⁵oder 1 Billiarde, Polymermoleküle eingeschlossen auf einer Fläche von einem Quadratzentimeter.

Das unmittelbare Ziel für unser Forschungsprojekt soll ein besseres Verständnis dieser Klasse von Materialien, wissen zu entwickeln, die auf der ganzen Linie zu entwickeln und fertigen unsere vorgeschlagenen Solarzelle verwendet werden.

Druck-Zellen

Welche Polymer Strukturen am besten passen unsere Anforderungen, ich benutze einen kommerzielle Computerchemie-Software-Programm, das mir Richtung für die größte Herausforderung dieses Projektes, die Herstellung und Charakterisierung dieser Polymere werden.

Diese Solarzellen kann kostengünstig herzustellen, da die organischen Polymeren mit kostengünstigen Techniken wie Reel Verarbeitung, ähnlich der Methode hinter Zeitungsdruck, resultiert in einem Material, das leicht und mechanisch flexibel erstellt werden können.

Im September 2008 erhielt ich einen ersten National Science Foundation amerikanische Wettbewerbsfähigkeit in Chemie Fellowship, eine Zweijahres-d. h. geben mir die Gelegenheit, beide tragen zur Wettbewerbsfähigkeit der USA und um Studenten aus traditionell beinhalten unterrepräsentiert Gruppen in diesem wichtigen Bereich der Wissenschaft gewähren. Ich plane, eine Solarzelle Labor für Chicago Science Alliance, die LehrerInnen der wissenschaftlichen Fächer in Chicago Public Schools unterstützt, zu entwickeln und gemeinsam mit meinem Berater, Mitmach-Aktionen beschreiben Solarzelle Materialien für die Aufnahme in eine mobile Wissenschaftslabor zu entwickeln. Im Labor würde Reisen über South Dakota, kleine Schulen im ländlichen Raum sowie Schulen in Indianischen Reservationen zu erreichen.

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Anmerkung der Redaktion: Dieser Forschung wurde unterstützt durch die nationalen
Science Foundation (NSF), der Bundesagentur für grundlegende Finanzierung angeklagt
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