von Mitarbeitern
Minneapolis MN (SPX) 22. Februar 2017
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Forscher der University of Minnesota und der University of Milano-Biccca bringen den Traum von Fenstern, die dank High-Tech-Silizium-Nanopartikeln einen Schritt näher an die Realität sammeln können. Solarprodukt
Die Forscher entwickelten Technologie, um die Silizium -Nanopartikel in das einzubetten, was sie als effiziente Lumineszenz -Solarzonzentratoren (LSCs) bezeichnen. Diese LSCs sind das Schlüsselelement von Fenstern, das Solarenergie effizient sammeln kann. Wenn Licht durch die Oberfläche scheint, werden die nützlichen Lichtfrequenzen im Inneren gefangen und auf die Kanten konzentriert, an denen kleine Solarzellen eingesetzt werden können, um die Energie zu fangen. Solarleitung
Die Forschung wird in Nature Photonics veröffentlicht, einer von der Natural Publishing Group veröffentlichten wissenschaftlichen Zeitschrift. Solarbeleuchtungssystem
Fenster, die Solarenergie, so genannte Photovoltaikfenster, sammeln können, sind die nächste Grenze bei Technologien für erneuerbare Energien, da sie das Potenzial haben, die für die Energieerzeugung geeignete Gebäude weitgehend zu erhöhen, ohne sich auf ihre Ästhetik auswirken - ein entscheidender Aspekt, insbesondere in Metropolitan -Bereichen. LSC-basierte Photovoltaikfenster erfordern keine sperrige Struktur, die auf ihre Oberfläche aufgebracht werden soll. Da die Photovoltaikzellen im Fensterrahmen versteckt sind, mischen sie sich unsichtbar in die gebaute Umgebung. Solar angetriebenes Licht
Die Idee von Solarzonzentratoren und Solarzellen, die in das Gebäudedesign integriert sind, gibt es seit Jahrzehnten, aber diese Studie umfasste einen wichtigen Unterschied - Silizium -Nanopartikel. Bis vor kurzem wurden die besten Ergebnisse unter Verwendung von relativ komplexen Nanostrukturen erzielt, die entweder auf potenziell toxischen Elementen wie Cadmium oder Blei oder auf seltenen Substanzen wie Indium basierten, die bereits für andere Technologien massiv verwendet werden. Solarladegerät
Silizium ist in der Umwelt reichlich vorhanden und ungiftig. Es funktioniert auch effizienter, indem es Licht in verschiedenen Wellenlängen absorbiert als emittiert. Silizium in seiner herkömmlichen Massenform emittiert jedoch weder Licht noch Luminesce. Home Solar Power System
"In unserem Labor 'trickst' die Natur, indem wir die Dimension von Siliziumkristallen zu einigen Nanometern entzünden, dh etwa ein Zehntausendstel des Durchmessers des menschlichen Haares", sagte Uwe Kortshagen, Professor der University of Minnesota, Erfinder des Erlebnisses der Prozess zur Erstellung von Silizium -Nanopartikeln und einer der hochrangigen Autoren der Studie. Tragbares Solarladegerät
"In dieser Größe ändern sich die Eigenschaften von Silizium und es wird zu einem effizienten Lichtemitter, wobei die wichtige Eigenschaft seine eigene Lumineszenz nicht neu formieren kann. Dies ist das Schlüsselmerkmal, das Silizium-Nanopartikel für LSC-Anwendungen ideal geeignet macht." Tragbarer Solargenerator
Die Verwendung der Silizium -Nanopartikel eröffnete dem Forschungsteam viele neue Möglichkeiten. Solar Powerbank
"In den letzten Jahren hat die LSC -Technologie eine schnelle Beschleunigung erlebt, dank auch an Pionierstudien, die in Italien durchgeführt wurden, aber es war immer noch eine offene Herausforderung, geeignete Materialien für die Ernte und Konzentration von Solarlicht zu finden", sagte Sergio Brovelli, Physikerprofessor an der Universität Von Mailand-Biccca, Co-Autor der Studie und Mitbegründer des Spin-off-Unternehmens Glass to Power, das LSCs für Photovoltaikfenster "jetzt" ist, ist es möglich, diese Elemente durch Silizium-Nanopartikel zu ersetzen. " Sonnenlicht im Freien
Forscher sagen, dass die optischen Merkmale von Silizium -Nanopartikeln und ihre nahezu perfekte Kompatibilität mit dem industriellen Prozess zur Herstellung der Polymer -LSCs einen klaren Weg zur Schaffung effizienter Photovoltaikfenster erzeugen, die mehr als 5 Prozent der Sonnenenergie mit beispiellosen niedrigen Kosten erfassen können. Preis des Sonnenenergiesystems
"Dies wird LSC-basierte Photovoltaik-Fenster zu einer echten Technologie für den baus integrierten Photovoltaikmarkt machen, ohne die potenziellen Einschränkungen anderer Klassen von Nanopartikeln auf der Grundlage relativ seltener Materialien", sagte Francesco Meinardi, Physikprofessor an der Universität von Milano-Biccca und eines der ersten Autoren des Papiers. Solar Home System
Die Silizium-Nanopartikel werden in einem High-Tech-Prozess unter Verwendung eines Plasma-Reaktors erzeugt und zu einem Pulver gebildet. Solar Taschenlampe
"Jedes Teilchen besteht aus weniger als zweitausend Siliziumatomen", sagte Samantha Ehrenberg, mechanische Ph.D. Student und ein weiterer Erstautor der Studie. "Das Pulver wird in eine Tinten-ähnliche Lösung verwandelt und dann in ein Polymer eingebettet, wobei entweder ein Blatt flexibles Kunststoffmaterial gebildet oder eine Oberfläche mit einem dünnen Film beschichtet wird." Energia Solar
Die University of Minnesota hat vor etwa einem Dutzend Jahren den Prozess zur Schaffung von Siliziumnanopartikeln erfunden und hält eine Reihe von Patenten für diese Technologie. Im Jahr 2015 traf Kortshagen in Brovelli, ein Experte für LSC -Herstellung und hatte bereits verschiedene erfolgreiche Ansätze für effiziente LSCs auf der Grundlage anderer Nanopartikelsysteme nachgewiesen. Off -Grid -Sonnenstromsystem
Das Potenzial von Silizium -Nanopartikeln für diese Technologie war sofort klar und die Partnerschaft wurde geboren. Die University of Minnesota produzierte die Partikel und Forscher in Italien, die die LSCs herstellten, indem sie sie in Polymere durch eine industriellbasierte Methode einbetteten, und sie funktionierte. Solarsystem nach Hause
"Dies war wirklich eine Partnerschaft, in der wir die besten Forscher in ihren Feldern gesammelt haben, um eine alte Idee wirklich erfolgreich zu machen", sagte Kortshagen. "Wir hatten das Know -how, die Silizium -Nanopartikel zu machen, und unsere Partner in Milano hatten Fachwissen bei der Herstellung der Lumineszenzkonzentratoren. Als alles zusammenkam, wussten wir, dass wir etwas Besonderes hatten." Kit Solar
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