חלקיקים ננו לייצור לוחות סולאריים יעילים יותר המנצלים אור אינפרא אדום

פאנלים סולאריים יעילים יותר המנצלים אור אינפרא אדום

כדי לתפוס כמה שיותר אנרגיה מהשמש, עלינו לשפר את היעילות של תאים סולאריים. נכון לעכשיו, רוב הטכנולוגיות לוכדות רק אור גלוי, מה שאומר ששאר הספקטרום מבוזבז. כעת חוקרים במעבדה הלאומית לורנס ברקלי פיתחו דרך להשתמש בחלקיקים ננויים המצופים בצבעים אורגניים מיוחדים כדי לרתום אור אינפרא אדום , מה שעלול לאפשר לתאים סולאריים להרחיב את הספקטרום ולהיות יעילים יותר, ופועלים להכפלת היעילות שלהם.

חלקיקים המכונים חלקיקים להמרה-עד (UCNPs) מכילים יוני מתכת lanthanide כגון איטרביום ו ארביום . וייטרביום סופג אור אינפרא אדום ושולח אותו בחזרה ארביום, אשר מחזיר אותו כמו אור ירוק גלוי. מאוחר יותר התגלה כי ציפוי החלקיקים בצבע אורגני העלה את יעילותם. הבעיה הייתה שהם התדרדרו במהירות כשנחשפו לאור.

" נראה היה שהצבעים מביעים כמעט מיד לאחר חשיפה לאור, ואף אחד לא ידע בדיוק כיצד הצבעים מתקשרים עם פני השטח של החלקיקים", אומר אמורי צ'אן, מחבר המחקר המחקר.

Original text


כעת, מדעני מעבדת ברקלי אומרים כי הם השיגו תהליך יציב לעיצוב מערכות העובדות טוב יותר. הם גילו כי הלנטנידים בחלקיקים גורמים לצבעים להיכנס למצב בו הם יכולים לקשור פוטונים מרובים לפוטון יחיד של אור גלוי , ולהעביר את האנרגיה מהלנטנידים ביעילות רבה יותר. מתנהג כמרכזי אור.

" הצבעים פועלים כמרכזי שמש בקנה מידה מולקולרי, ומעבירים את האנרגיה של פוטונים כמעט אינפרא אדום לננו-חלקיקים", אומר פ. ג'יימס שוק, מחבר משותף למחקר.

Shutterstock

התבוננות בפליטת האור של הצבע וספיגת ה- UCNP הראו כי הפסגות של שתי המדידות התיישרו, וחשפו כיצד ננו-חלקיקים אלה פעלו.

על סמך ממצאים אלה, החוקרים עיצבו UCNPs חדשים כדי לייעל את התהליך. לאחר שהגדילו את ריכוז הלנטנידים בחלקיקים מ- 22 ל- 52%, הצוות מצא כי ה- UCNPs הצבועים החדשים שלהם היו בהירים פי 33,000 ויעילים פי 100 מכפי שיהיו ללא הצבע.

לרוע המזל, החיסרון הוא שהצבעים עדיין לא יציבים מאוד - לצורך הניסויים הללו היה על החוקרים לשמור אותם בסביבות חנקניות. נותר להם האתגר לפתח ציפוי מגן עבור UCNPs.

לאחר שנפתרו החסרונות הללו, הצוות אומר שהחלקיקים יכולים לשמש לייצור תאים סולאריים שיכולים לנצל יותר מספקטרום האור. מכיוון שהם שקופים לאור הנראה, ניתן להניח שכבה על גבי תאים סולאריים רגילים.

" הצבעים האורגניים הללו לוכדים שדות רחבים של אור כמעט אינפרא אדום", אומר ברוס כהן, מחבר המחקר המוביל. " מכיוון שאורכי הגל של אור כמעט אינפרא אדום לא משמשים לעתים קרובות בטכנולוגיות סולאריות המתמקדות באור נראה, והננו-חלקיקים הרגישים לצביעה ממירים ביעילות אור כמעט אינפרא אדום לאור הנראה, הם מגדילים את האפשרות לתפוס חלק טוב מהספקטרום הסולארי שמבזבז אחרת ולשלב אותו בטכנולוגיות סולריות קיימות. "

מידע נוסף: מעבדת ברקלי

מומלץ

מאפיינים, יתרונות ושימושים של חומץ תפוחים
אבוקדו: איך לשתול את בורו?
מאפיינים, יתרונות ושימושים של עלי דפנה