av personalförfattare
Minneapolis MN (SPX) 22 februari 2017
 Filbild. |
Forskare vid University of Minnesota och University of Milano-Bicocca tar med sig drömmen om fönster som effektivt kan samla solenergi ett steg närmare verkligheten tack vare högteknologiska kisel nanopartiklar. solprodukt
Forskarna utvecklade teknik för att bädda in kisel -nanopartiklarna i det de kallar effektiva självlysande solkoncentratorer (LSC). Dessa LSC: er är det viktigaste elementet i fönster som effektivt kan samla solenergi. När ljus lyser genom ytan fångas de användbara frekvenserna av ljus inuti och koncentreras till kanterna där små solceller kan införas för att fånga energin. solbed
Forskningen publiceras i Nature Photonics, en peer-reviewed Scientific Journal publicerad av The Nature Publishing Group. solbelysningssystem
Windows som kan samla solenergi, kallade fotovoltaiska fönster, är nästa gräns inom förnybar energiteknik, eftersom de har potential att till stor del öka ytan på byggnader som är lämpliga för energiproduktion utan att påverka deras estetik - en avgörande aspekt, särskilt i storstadsområden. LSC-baserade fotovoltaiska fönster kräver inte att någon skrymmande struktur appliceras på ytan och eftersom de fotovoltaiska cellerna är dolda i fönsterramen, smälter de osynligt in i den byggda miljön. solenergi
Idén om solkoncentratorer och solceller integrerade i byggnadsdesign har funnits i årtionden, men denna studie inkluderade en viktig skillnad - kisel nanopartiklar. Fram till nyligen hade de bästa resultaten uppnåtts med användning av relativt komplexa nanostrukturer baserade antingen på potentiellt toxiska element, såsom kadmium eller bly, eller på sällsynta ämnen som indium, som redan används massivt för andra tekniker. solpanelladdare
Kisel är riklig i miljön och giftfri. Det fungerar också mer effektivt genom att absorbera ljus vid olika våglängder än det avger. Silicon i sin konventionella bulkform avger emellertid inte ljus eller luminesce. Hemsolenergisystem
"I vårt laboratorium" trick "naturen genom att krama dimensionen av kiselkristaller till några få nanometer, det vill säga ungefär en tiotusendel av diametern i mänskligt hår," sa University of Minnesota maskinteknikprofessor Uwe Kortshagen, uppfinnare av The Inventor of the the the the the the the the the the the the process för att skapa kisel nanopartiklar och en av studiens äldre författare. bärbar solladdare
"I den här storleken förändras Silicons egenskaper och det blir en effektiv ljusemitter, med den viktiga egenskapen att inte ta tillbaka sin egen luminescens. Detta är nyckelfunktionen som gör kisel nanopartiklar idealiskt lämpade för LSC-applikationer." bärbar solgenerator
Med hjälp av kisel -nanopartiklarna öppnade många nya möjligheter för forskarteamet. solenergi
"Under de senaste åren har LSC -tekniken upplevt snabb acceleration, tack vare banbrytande studier som genomfördes i Italien, men att hitta lämpliga material för skörd och koncentration av solsken var fortfarande en öppen utmaning," sade Sergio Brovelli, fysikprofessor vid universitetet av Milano-Bicocca, medförfattare till studien och medgrundare av spin-off-företagets glas till makt som industrialiserar LSC för fotovoltaiska fönster "Nu är det möjligt att ersätta dessa element med kisel nanopartiklar." utesolljus
Forskare säger att de optiska egenskaperna hos kisel nanopartiklar och deras nästan perfekta kompatibilitet med den industriella processen för att producera polymerens LSC skapar en tydlig väg till att skapa effektiva fotovoltaiska fönster som kan fånga mer än 5 procent av solens energi till enastående låga kostnader. Solenergisystempris
"Detta kommer att göra LSC-baserade fotovoltaiska fönster till en verklig teknik för den byggnadsintegrerade fotovoltaiska marknaden utan de potentiella begränsningarna för andra klasser av nanopartiklar baserade på relativt sällsynta material," sade Francesco Meinardi, fysikprofessor vid University of Milano-Bicocca och en av de första författarna till tidningen. solhemssystem
Kisel-nanopartiklarna produceras i en högteknologisk process med användning av en plasmareaktor och formas till ett pulver. solbredlampa
"Varje partikel består av mindre än två tusen kiselatomer," sade Samantha Ehrenberg, ett mekaniskt doktors University of Minnesota. student och en annan första författare till studien. "Pulvret förvandlas till en bläckliknande lösning och inbäddas sedan i en polymer, antingen bildar ett ark med flexibelt plastmaterial eller beläggar en yta med en tunn film." energisol
University of Minnesota uppfann processen för att skapa kisel nanopartiklar för ett dussin år sedan och har ett antal patent på denna teknik. Under 2015 träffade Kortshagen Brovelli, som är expert på LSC -tillverkning och redan hade visat olika framgångsrika metoder för effektiva LSC baserade på andra nanopartikelsystem. Off Grid Solar Power System
Potentialen för kisel -nanopartiklar för denna teknik var omedelbart klar och partnerskapet föddes. University of Minnesota producerade partiklarna och forskarna i Italien tillverkade LSC: erna genom att bädda in dem i polymerer genom en industribaserad metod, och det fungerade. solsystemets hem
"Detta var verkligen ett partnerskap där vi samlade de bästa forskarna inom sina områden för att göra en gammal idé verkligen framgångsrik," sade Kortshagen. "Vi hade expertis i att göra kisel -nanopartiklarna och våra partners i Milano hade expertis med att tillverka de självlysande koncentratorerna. När det hela samlades visste vi att vi hade något speciellt." solsol
Solbatteriladdare levereras av MTOSOLAR