por escritores da equipe
Minneapolis MN (SPX) 22 de fevereiro de 2017
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Pesquisadores da Universidade de Minnesota e da Universidade de Milano-Bicocca estão trazendo o sonho das janelas que podem coletar eficientemente energia solar um passo mais perto da realidade, graças às nanopartículas de silício de alta tecnologia. Produto solar
Os pesquisadores desenvolveram tecnologia para incorporar as nanopartículas de silício no que eles chamam de concentradores solares luminescentes eficientes (LSCs). Esses LSCs são o elemento chave do Windows que pode coletar eficientemente energia solar. Quando a luz brilha através da superfície, as frequências úteis da luz são presas no interior e concentradas nas bordas onde pequenas células solares podem ser implementadas para capturar a energia. LED solar
A pesquisa é publicada na Nature Photonics, uma revista científica revisada por pares publicada pelo Nature Publishing Group. Sistema de iluminação solar
As janelas que podem coletar energia solar, chamadas janelas fotovoltaicas, são a próxima fronteira em tecnologias de energia renovável, pois têm o potencial de aumentar amplamente a superfície dos edifícios adequados para a geração de energia sem afetar sua estética - um aspecto crucial, especialmente nas áreas metropolitanas. As janelas fotovoltaicas baseadas em LSC não exigem que nenhuma estrutura volumosa seja aplicada em sua superfície e, como as células fotovoltaicas estão ocultas na estrutura da janela, elas se misturam invisivelmente no ambiente construído. luz movida a energia solar
A idéia de concentradores solares e células solares integradas ao projeto de construção existe há décadas, mas este estudo incluiu uma diferença -chave - nanopartículas de silício. Até recentemente, os melhores resultados foram alcançados usando nanoestruturas relativamente complexas com base em elementos potencialmente tóxicos, como cádmio ou chumbo, ou em substâncias raras como o índio, que já são massivamente utilizadas para outras tecnologias. Carregador do painel solar
O silício é abundante no ambiente e não tóxico. Também funciona com mais eficiência absorvendo a luz em diferentes comprimentos de onda do que emite. No entanto, o silício em sua forma convencional a granel, não emita luz ou luminesce. sistema de energia solar doméstico
"Em nosso laboratório, nós 'enganamos' a natureza, esquivando-se da dimensão dos cristais de silício para alguns nanômetros, que são cerca de um dez milésimos do diâmetro dos cabelos humanos", disse o professor de engenharia mecânica da Universidade de Minnesota, Uwe Kortshagen, inventor do The Processo para criar nanopartículas de silício e um dos autores seniores do estudo. Carregador solar portátil
"Nesse tamanho, as propriedades da Silicon mudam e se torna um emissor de luz eficiente, com a propriedade importante que não re-absorve sua própria luminescência. Esse é o recurso principal que faz com que as nanopartículas de silício sejam adequadas para aplicações LSC". gerador solar portátil
O uso das nanopartículas de silício abriu muitas novas possibilidades para a equipe de pesquisa. Solar Powerbank
"Nos últimos anos, a tecnologia LSC sofreu aceleração rápida, graças também aos estudos pioneiros realizados na Itália, mas encontrar materiais adequados para colher e concentrar a luz solar ainda era um desafio aberto", disse Sergio Brovelli, professor de física da universidade de Milano-Bicocca, co-autor do estudo, e co-fundador da empresa de spin-off Glass to Power que está industrializando LSCs para janelas fotovoltaicas "Agora, é possível substituir esses elementos por nanopartículas de silício". Luz solar ao ar livre
Os pesquisadores dizem que as características ópticas das nanopartículas de silício e sua compatibilidade quase perfeita com o processo industrial para produzir os LSCs de polímero criam um caminho claro para criar janelas fotovoltaicas eficientes que podem capturar mais de 5 % da energia do sol a baixos custos sem precedentes. Preço do sistema de energia solar
"Isso tornará as janelas fotovoltaicas baseadas em LSC uma tecnologia real para o mercado fotovoltaico integrado ao edifício sem as limitações potenciais de outras classes de nanopartículas com base em materiais relativamente raros", disse Francesco Meinardi, professor de física da Universidade de Milano-Bicocca e um dos primeiros autores do artigo. sistema doméstico solar
As nanopartículas de silício são produzidas em um processo de alta tecnologia usando um reator de plasma e formadas em um pó. lanterna solar
"Cada partícula é composta por menos de dois mil átomos de silício", disse Samantha Ehrenberg, uma universidade de Ph.D. da Universidade de Minnesota. estudante e outro primeiro autor do estudo. "O pó é transformado em uma solução semelhante a tinta e depois incorporado em um polímero, formando uma folha de material plástico flexível ou revestindo uma superfície com um filme fino". Energia Solar
A Universidade de Minnesota inventou o processo para criar nanopartículas de silício há cerca de uma dúzia de anos e mantém uma série de patentes nessa tecnologia. Em 2015, Kortshagen conheceu Brovelli, especialista em fabricação de LSC e já demonstrou várias abordagens bem -sucedidas para LSCs eficientes com base em outros sistemas de nanopartículas. Sistema de energia solar de grade
O potencial das nanopartículas de silício para essa tecnologia foi imediatamente claro e a parceria nasceu. A Universidade de Minnesota produziu as partículas e os pesquisadores da Itália fabricou os LSCs incorporando -os em polímeros por meio de um método industrial e funcionou. Sistema Solar Home
"Esta foi realmente uma parceria em que reunimos os melhores pesquisadores em seus campos para tornar uma idéia antiga realmente bem -sucedida", disse Kortshagen. "Tivemos a experiência em fazer as nanopartículas de silício e nossos parceiros em Milano tinham experiência em fabricar os concentradores luminescentes. Quando tudo se juntou, sabíamos que tínhamos algo especial". kit solar
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