Herstellung von Nano-Maßstab Solarzellen in China

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

Wenn ich Graduiertenschule für Werkstoffkunde eingegeben, hatte nicht ich erwartet, auf halbem Weg auf der ganzen Welt forschen auf modernste Photovoltaik zu reisen. Ich erwartete nicht sicherlich eine neue Sprache lernen, Essen Schweinedarm und die Teilnahme an den Olympischen Spielen starten. Es stellt sich heraus, ist es alles in einen Sommer Arbeit für ein NSF-IGERT Student.

IGERT (integrierte Graduate Education Research Praktikum) in nachhaltige Energie aus Solar-Wasserstoff an der University of Delaware bildet aus Technik und Politik zu kommen mit interdisziplinären Lösungen für die schwere Energieprobleme unserer Generation. Jeder Schüler ist ein internationales Praktikum abgeschlossen. Ich hatte das Glück, eine Stelle bei GE China Technology Center (CTC) in Shanghai im vergangenen Sommer angeboten werden. Bewaffnet mit einem Semester von Mandarine und die Bereitschaft, etwas zu essen, war ich auf meinem Weg.

Solar Zellen dünner als Papier

Mein Graduiertenkolleg beinhaltet die Verwendung von nanostrukturierten Dünnschichten für saubere Energie-Umwandlung. "Nanostructured thin Film" ist eine andere Art des Verweises auf eine sehr dünne Schicht von einigen spezialisierten Material – weniger als 1/100stel der Dicke ein Stück Papier.

Dünne Filme haben zwei entscheidende Vorteile: ein, Sie verwenden eine sehr kleine Menge des Materials, das ist praktisch, wenn das Zeug teuer ist. Und zwei, die Regeln für Materialien Verhalten neigen, wenn Strukturen auf der Nanoebene runter zu ändern; Dies führt zu erheblich verbesserten optischen oder elektronischen Eigenschaften im Vergleich zu einem Schüttgut.

Zu Hause in Delaware mache ich Dünnschicht-Foto-Katalysatoren für die Spaltung von Wasser-Moleküle in ihre Bestandteile. Wir stellen unsere Filme in Wasser und mit einem Schaltkreis verbinden, und wenn Licht auf den Film leuchtet, es tatsächlich spaltet Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff, von denen die letztere durch eine Brennstoffzelle zur sauberen Stromerzeugung ausgeführt werden kann.

Bei CTC in Shanghai wechselte ich zur Herstellung dünner Schichten für Solarzellen. Diese Filme aufnehmen statt Spaltung von Wasser, Sonnenenergie zur Stromerzeugung direkt. Das neue Projekt arbeitete ich an im CTC funktionale Materialien Labor beteiligt, Cadmium Tellurid (CdTe) dünne Filme zu machen. CdTe ist weniger effizient als Silizium, die am häufigsten verwendete Material der Solarzelle, aber viel billiger. Ich habe eine einfache Technik namens physischen Aufdampfen, wo war ein "Boot" halten reine CdTe erhitzt das Material verdampft, die dann auf einer Glas- oder Kunststoff-Substrat über das Boot abgelegt.

Wir versuchten eine Reihe von verschiedenen Abscheidungsbedingungen und Kristall-Struktur des Films mittels Röntgenbeugung und Rasterelektronenmikroskope betrachtete. Es war eine großartige Gelegenheit, die Fähigkeiten, die ich gelernt hatte in der Schule für eine unterschiedliche und spannende Anwendung zu verwenden.

Kulturschock

Als erste internationale Praktikanten im CTC Mammut Campus glaube ich nicht, dass jemand (vor allem mir) wusste genau, was Sie erwarten. Ich war sofort von der Gastfreundschaft der meine chinesischen Kollegen und Freunde weg geblasen. Viele waren wissbegierig über das amerikanische Leben führte, zum Nachdenken anregende kulturelle Beratungen des wöchentlichen English Club. Im Gegenzug Patienten Kollegen hinzugefügt mein Mandarin Wortschatz, und an Wochenenden und Abenden waren gefüllt mit Führungen in die Feinheiten der chinesischen Küche.

Auch angesichts den herzlichen Empfang, die, den ich erhielt, war also kulturell isoliert eine neue und die Erfahrung. Es ist nicht leicht zu sitzen an einem Schreibtisch umgeben von Chatter, die Sie nicht verstehen. Ich gewann neue Empathie für zahlreiche internationale Studierende und Forscher, die an unseren Küsten jedes Jahr kommen. Ich denke, meine Situation ging einen Schritt weiter, obwohl – es ist leichter als in einer Population in den USA, die ursprüngliche Schmelztiegel mischen wo man sofort erkennbar als fehl am Platz ist.

Durch all das hindurch jedoch war die Universalität des Labors ein großer Trost. Ob in Fernost oder Eastern Seaboard, gibt es immer die Lab-Sicherheitsbeauftragte, Gruppentreffen, die 10 Minuten um zu faulenzen rund um während Vakuumkammern Pumpe nach unten. Wissenschaft ist Wissenschaft, wo immer Sie sind, und hält das gleiche versprechen eine sauberere, sicherere und schönere Welt für die nächste Generation. Ich würde gerne für jeden jungen Ermittler zu solch ein Aha-Erlebnis haben.

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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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