Neue Solarzellen werden ihre Leistung um 1.000 . erhöhen
Eine Gruppe Forscher Die Martin-Luther-Universität (MLU) in Deutschland hat eine neue Methode entwickelt, die auf ferroelektrischen Kristallen mit Toröffnung basiert Sehr langlebige und sehr effiziente Sonnenkollektoren.
Die meisten Photovoltaikzellen, aus denen kommerzielle Solarmodule bestehen, bestehen aus Silizium. Dieses Material wird seit langem verwendet, weil es billig und relativ effizient ist, wenn auch nicht sehr effizient. Außerdem verschiedene Forscher Sie haben ihn schon gewarnt Dieser Zelltyp auf Siliziumbasis stößt an seine Grenzen und neue Materialien müssen erforscht werden.
Hier sind einige der möglichen Alternativen, die die wissenschaftliche Gemeinschaft untersucht Ferroelektrische Kristalle B. Bariumtitanat oder eine Legierung aus Bariumtitanoxid. Diese Produkte Due hat schon lange Interesse geweckt Hochspannung Das können sie erreichen.
„Ferroelektrisch bedeutet, dass das Material positive und negative Ladungen räumlich trennt“, erklärt er. Akash Patnagar, MLU-Forscher und Hauptautor der Studie. „Die Ladungstrennung führt zu einer asymmetrischen Struktur, die es ermöglicht, aus Licht Strom zu erzeugen.“
Deutsche Wissenschaftler arbeiten seit einiger Zeit mit diesen Materialien und haben ihre Ergebnisse in der Fachzeitschrift veröffentlicht Wissenschaftler machen Fortschritte. Sie zeigen, dass dies durch abwechselnde Schichten von Kristallen aus Bariumtitanat, Strontiumtitanat und Calciumtitanat erreicht wird. Wird die Effizienz von Sonnenkollektoren erheblich erhöhen.
Tausendmal effizientere Kombination von Komponenten
Forscher haben herausgefunden, dass reines Bariumtitanat sehr wenig Licht absorbiert und weniger Strom produziert. Dies führte zum Experimentieren mit verschiedenen Materialkombinationen.
Das Team hat es gemerkt Der photovoltaische Effekt wird erheblich gesteigert Wenn sich die ferroelektrische Schicht nicht nur bei einer, sondern bei zwei Schichten ändert paraelektrisch Unterschiedlich. „Wir integrieren Bariumtitanat zwischen Strontiumtitanat und Calciumtitanat“, sagt Yazul Yoon, ein weiterer Studienautor. „Damit konnten wir ein Objekt mit 500 Schichten mit einer Dicke von 200 Nanometern (0,0002 mm) erhalten.“
Bei den Messungen der Forscher stellten sie einen Stromfluss fest Diese Materialanordnung ist 1.000-mal stärker als die Verwendung von reinem Bariumtitanat Ähnliche Dicke. Diese Ergebnisse überraschten sogar Wissenschaftler, die den Gehalt an Bariumtitanat als Hauptbestandteil der Photovoltaik um fast zwei Drittel reduzierten.
Darüber hinaus stellten sie fest, dass die Kombination dieser neuen Inhaltsstoffe zu einigen Sehr widerstandsfähige Photovoltaikzellen Sie können das gleiche Leistungsniveau länger als sechs Monate aufrechterhalten.
Forscher versuchen immer noch herauszufinden, warum dieser beeindruckende elektrische Strom im Material auftritt. Obwohl sie klar sind Die durch diese Methode demonstrierten Fähigkeiten können auf neue Arten von Solarmodulen angewendet werden. „Der Schichtaufbau ist in allen Temperaturbereichen effizienter als reine Ferroelektrika. Außerdem sind die Kristalle sehr langlebig und benötigen keine spezielle Verpackung“, erklärt Patnagar.
Neben elektrischen Kristallen gibt es noch eine weitere Substanz, die die wissenschaftliche Gemeinschaft revolutioniert hat perowskit. „Ich würde sagen, dass Perowskite in naher Zukunft eine der aufregendsten Möglichkeiten für Solarzellen darstellen“, sagte er gegenüber NBC. David Mitzi, Professor für Maschinenbau und Materialwissenschaften an der Duke University.
Dieses Material ermöglicht es, Sonnenenergie allein oder durch herkömmliche Siliziumzellen zu speichern, Laut einigen Studien kann die Wirksamkeit von 29% bis 40% oder sogar mehr als 50% betragen. Die Perovskita Es ist ein viel untersuchtes Mineral, das heute eine ähnliche Energieleistung wie Silizium bietet, auch wenn es noch viele Vorteile bietet. Unter anderem ist es einfacher, Solarmodule aus Perowskit herzustellen als Zellen aus Silizium. Darüber hinaus kann es verwendet werden, um Paneele so dünn wie Papierbögen herzustellen oder sogar zur Herstellung von Solarpaneelen. Absolut offensichtlich. Dadurch können sie an Fenstern, Autorahmen und anderen Transportmitteln oder sogar in Innenräumen betrieben werden. Textilprodukte Es erzeugt Energie.
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