Impian tingkap pengumpulan tenaga solar adalah satu langkah lebih dekat dengan realiti

Imej fail.

Penyelidik di University of Minnesota dan University of Milano-Bicocca membawa impian Windows yang dapat mengumpul tenaga solar dengan cekap satu langkah lebih dekat kepada realiti berkat nanopartikel silikon berteknologi tinggi. produk solar

Para penyelidik membangunkan teknologi untuk membenamkan nanopartikel silikon ke dalam apa yang mereka panggil konsentrator solar luminescent yang cekap (LSCs). LSC ini adalah elemen utama Windows yang dapat mengumpul tenaga solar dengan cekap. Apabila cahaya bersinar melalui permukaan, frekuensi cahaya yang berguna terperangkap di dalam dan tertumpu ke tepi di mana sel solar kecil boleh diletakkan untuk menangkap tenaga. LED solar

Penyelidikan ini diterbitkan dalam Nature Photonics, jurnal saintifik yang dikaji semula oleh The Nature Publishing Group. Sistem pencahayaan solar

Windows yang boleh mengumpul tenaga solar, yang dipanggil tingkap fotovoltaik, adalah sempadan seterusnya dalam teknologi tenaga boleh diperbaharui, kerana mereka berpotensi untuk meningkatkan permukaan bangunan yang sesuai untuk penjanaan tenaga tanpa memberi kesan kepada estetika mereka - aspek penting, terutama di kawasan metropolitan. Tingkap fotovoltaik berasaskan LSC tidak memerlukan struktur besar yang akan digunakan ke permukaannya dan sejak sel-sel fotovoltaik tersembunyi di dalam bingkai tingkap, mereka menggabungkan secara tidak langsung ke dalam persekitaran yang dibina. cahaya berkuasa solar

Idea konsentrator solar dan sel solar yang diintegrasikan ke dalam reka bentuk bangunan telah wujud selama beberapa dekad, tetapi kajian ini termasuk satu perbezaan utama - nanopartikel silikon. Sehingga baru -baru ini, hasil terbaik telah dicapai menggunakan struktur nano yang agak kompleks berdasarkan sama ada pada unsur -unsur yang berpotensi toksik, seperti kadmium atau plumbum, atau pada bahan yang jarang berlaku seperti indium, yang telah digunakan secara besar -besaran untuk teknologi lain. Pengecas panel solar

Silikon banyak di alam sekitar dan tidak toksik. Ia juga berfungsi dengan lebih cekap dengan menyerap cahaya pada panjang gelombang yang berbeza daripada yang dipancarkan. Walau bagaimanapun, silikon dalam bentuk pukal konvensional, tidak memancarkan cahaya atau luminesce. Sistem Kuasa Suria Rumah

"Di makmal kami, kami 'menipu' sifat dengan menghancurkan dimensi kristal silikon kepada beberapa nanometer, iaitu kira-kira satu sepuluh ribu diameter rambut manusia," kata Profesor Kejuruteraan Mekanikal Universiti Minnesota Uwe Kortshagen, pencipta Proses untuk mewujudkan nanopartikel silikon dan salah satu pengarang kanan kajian ini. Pengecas Solar Portable

"Pada saiz ini, sifat Silicon berubah dan ia menjadi pemancar cahaya yang cekap, dengan harta yang penting untuk tidak menyerap semula pendaratannya sendiri. Ini adalah ciri utama yang menjadikan nanopartikel silikon sesuai untuk aplikasi LSC." Penjana solar mudah alih

Menggunakan nanopartikel silikon membuka banyak kemungkinan baru untuk pasukan penyelidikan. Solar PowerBank

"Sejak beberapa tahun kebelakangan ini, teknologi LSC telah mengalami pecutan pesat, terima kasih juga kepada kajian perintis yang dijalankan di Itali, tetapi mencari bahan yang sesuai untuk menuai dan menumpukan cahaya matahari masih menjadi cabaran terbuka," kata Sergio Brovelli, profesor fizik di universiti di universiti di universiti di universiti di universiti di universiti di universiti di universiti daripada Milano-Bicocca, pengarang bersama kajian, dan pengasas bersama kaca syarikat spin-off untuk kuasa yang meminda LSC untuk tingkap fotovoltaik "Sekarang, mungkin untuk menggantikan unsur-unsur ini dengan nanopartikel silikon." Cahaya Suria Luaran

Penyelidik mengatakan ciri -ciri optik nanopartikel silikon dan keserasian hampir sempurna mereka dengan proses perindustrian untuk menghasilkan LSC polimer mewujudkan jalan yang jelas untuk mewujudkan tingkap fotovoltaik yang cekap yang dapat menangkap lebih daripada 5 peratus tenaga matahari pada kos rendah yang belum pernah terjadi sebelumnya. Harga Sistem Tenaga Suria

"Ini akan menjadikan tingkap photovoltaic berasaskan LSC sebagai teknologi sebenar untuk pasaran fotovoltaik bersepadu bangunan tanpa batasan potensi kelas nanopartikel lain berdasarkan bahan yang jarang berlaku," kata Francesco Meinardi, profesor fizik di Universiti Milano-Bicocca dan satu daripada penulis pertama kertas itu. Sistem Rumah Suria

Nanopartikel silikon dihasilkan dalam proses berteknologi tinggi menggunakan reaktor plasma dan dibentuk menjadi serbuk. Lampu suluh solar

"Setiap zarah terdiri daripada kurang daripada dua ribu atom silikon," kata Samantha Ehrenberg, sebuah Universiti Minnesota Mechanical Ph.D. pelajar dan pengarang pertama kajian pertama. "Serbuk itu berubah menjadi larutan seperti dakwat dan kemudian tertanam ke dalam polimer, sama ada membentuk sekeping bahan plastik fleksibel atau salutan permukaan dengan filem nipis." Energia solar

Universiti Minnesota mencipta proses untuk mewujudkan nanopartikel silikon kira -kira sedozen tahun yang lalu dan memegang beberapa paten pada teknologi ini. Pada tahun 2015, Kortshagen bertemu dengan Brovelli, yang pakar dalam fabrikasi LSC dan telah menunjukkan pelbagai pendekatan yang berjaya untuk LSC yang cekap berdasarkan sistem nanopartikel lain. Sistem Kuasa Solar Off Grid

Potensi nanopartikel silikon untuk teknologi ini segera jelas dan perkongsian itu dilahirkan. Universiti Minnesota menghasilkan zarah dan penyelidik di Itali mengarang LSC dengan membenamkannya dalam polimer melalui kaedah berasaskan perindustrian, dan ia berfungsi. rumah sistem suria

"Ini benar -benar perkongsian di mana kami mengumpulkan penyelidik terbaik dalam bidang mereka untuk membuat idea lama benar -benar berjaya," kata Kortshagen. "Kami mempunyai kepakaran dalam membuat nanopartikel silikon dan rakan kongsi kami di Milano mempunyai kepakaran dalam membuat konsentrator luminescent. kit solar

Pengecas bateri solar yang dibekalkan oleh mtosolar