Solar-Zelle Effizienzsteigerung erreicht mit Zinkoxid Beschichtung

Leah Markum ist ein Praktikum an der University of Arkansas. Sie trug dieses Artikels zu LiveScience Experten stimmen: Op-Ed & Einblicke.

Manschettenknopf Größe Solarzellen haben eine begrenzte Kapazität zur Stromerzeugung wegen ihrer geringeren Fotostromes (verbunden mit ihrer kleineren Kurzschluss-Ströme und Größe). Allerdings haben engineering Forscher an der University of Arkansas durch Beschichtung winzigen Zellen mit einer dünnen Schicht aus Zinkoxid, einen Rekord für Energieumwandlung für solche Geräte erreicht.

Jede Zelle ist ein Quadrat nur 9 Millimeter (0,35 Zoll) auf einer Seite, und doch können die Zellen erreichen einen Wirkungsgrad von 14 Prozent, den höchsten für kleine Galliumarsenid-Solarzellen. Silizium-Solarzellen gleicher Größe produzieren 8 Prozent Wirkungsgrad. Während der Aufzeichnung Wirkungsgrad für jede Solarzelle über 44 Prozent liegt, müssen die Zellen groß sein. Zum Vergleich: ein Kraftfahrzeug nutzt 15 bis 25 Prozent der thermischen Energie von Benzin und Algen Photosynthese durchschnittlich 5 Prozent – damit in Zusammenhang, 14 Prozent Wirkungsgrad gut ist.

Eine kleine Auswahl der neuen Zellen – so wenig wie 9 bis 12 — erzeugt genügend Energie für die kleinen Leuchtdioden und anderen Geräten. Aber durch Heraufskalierung Oberflächenmodifikationen und Verpackung der Zellen in großen Arrays von Platten, die Geräte könnte theoretisch Energie Großgeräte wie Häuser, Satelliten oder sogar Raumschiffe.

Das Research-Team, das entworfen und erstellt die Zellen, die unter der Leitung von Professor Elektrotechnik Omar Manasreh, veröffentlichte seine Ergebnisse in Applied Physics Letters und der Ausgabe April 2014 von Solar Energie-Materialien und Solarzellen.

Alternative zu Silikon, Galliumarsenid ist ein günstiger und weniger toxische Halbleiter, die zur Herstellung von integrierten Schaltkreisen, Leuchtdioden und Solarzellen verwendet.

Die Oberflächenmodifizierung — eine chemische Synthese von dünnen Schichten, Nanostrukturen und Nanopartikel – Reflektion der Sonne unterdrückt, so dass die Zellen mehr Licht aufnehmen können. Aber auch ohne Oberflächenbeschichtung, konnten die Forscher noch die Host-Material um 9 Prozent Wirkungsgrad erreichen zu entlocken.

"Wir wollen die Effizienz der kleinen Zellen", sagte Yahia Makableh, doctoral Student der Elektrotechnik mit dem Forschungsteam. "Mit diesem speziellen Material ist das theoretische Maximum 33 Prozent Wirkungsgrad, so wir einiges haben zu tun. Aber wir machen Fortschritte. Die Schönheit von Zinkoxid ist, dass es billig, ungiftig und leicht zu synthetisieren. "

Makableh sagte, dass die Oberflächenmodifizierung auch auf andere Solarzellen, darunter solche aus Indium-Arsenid und Gallium-Arsenid Quantenpunkte angewendet werden könnte. Solarzellen aus diesen Materialien können 63 Prozent Wirkungsgrad erreichen, die sie ideal für zukünftige Solarzellenentwicklung machen würde.

Manasreh leitet die Optoelektronik Research Lab, wo Makableh Ausrüstung und Instrumentierung für die Konstruktion und den Bau der Zellen verwendet. Forscher im Labor wachsen und funktionalisieren Halbleiter, nanostrukturierte Antireflex-Beschichtung, selbstreinigende Oberflächen und metallischen Nanopartikeln in Solarzellen verwendet werden. Letztlich wollen sie fabrizieren und Photovoltaik-Geräte effizienter solar-Energie-Umwandlung zu testen.

Manasreh konzentriert sich auf experimentelle und theoretische optoelektronische Eigenschaften von Halbleitern, CSEM, Nanostrukturen und verwandte Geräte. Seit seinem Eintritt im Jahr 2003 bei der University of Arkansas, erhielt er mehr als $ 8 Millionen öffentliche Forschungsförderung aus der National Aeronautics und Space Administration, die US Air Force und der National Science Foundation.

Die Manschettenknöpfe auf Ihre Arbeit-Shirt oder die Taste auf Ihrer Jeans verfügen nicht über die Kapazität, Strom für Licht für Ihre Uhr durchzuführen, aber erfolgreicher Forschung führt zu mehr Forschung. Erfolgreicher Forschung, Entwicklung und Konsum führt – was bedeutet vielleicht eines Tages Schnallen Sie auf ein paar Tasten, solarbetriebene.

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