Kemiker udforsker nanoteknologi på jagt efter billigere solceller

(Phys.org) - Luke Hanley tror meget på at udnytte solenergi til at producere elektricitet. At gøre det mere effektivt er hans mål.

"Hvis du kunne gøre solceller billigere og mere effektive, så kunne du tænke på at lægge dem på et meget bredere udvalg af overflader, "sagde Hanley, professor og chef for kemi ved University of Illinois i Chicago.

"Der er kun en vis mængde energi, der falder fra solen pr. Kvadratmeter. Du kan ikke øge den mængde energi, men du kan gøre det billigere at fange det, " han sagde.

Hanley modtog en $ 390, 000 tilskud fra National Science Foundation til at teste metoder til belægning af solpanelfilm ved hjælp af nanopartikler fra en kemisk gruppe kaldet metalchalcogenider. De billige film kunne pakkes ind over alt fra køretøjer til bygninger for at opnå maksimal sollys og producere elektricitet.

Chalcogenider er temmelig rigelige, relativt billigt, og indeholder ikke giftige elementer som cadmium eller tellur, som ofte bruges i solceller.

"Brug af billigere, mindre giftige materialer - og ved hjælp af processer, hvor du kunne belægge billigt og ikke bruge meget af materialet - kunne gøre disse solceller mere levedygtige, "Sagde Hanley.

Arbejder med Igor Bolotin, forskningsassistent i kemi, og kandidatstuderende Mike Majeski og Doug Pleticha, Hanley udviklede en metode til deponering af metal -chalcogenid -nanopartikler ved klyngestråleaflejring. Processen anvender en magnetisk begrænset elektrisk udladning af argongasioner til at banke metalatomer ind i gasfasen og reagere med hydrogensulfid eller hydrogenselenid. Metal-sulfid eller metal-selenid kondenserer derefter til klynger i nanostørrelse, der lander på en overflade for at producere filmen.

"Hvis du kan gøre alt fra det gasformige aflejringsstadium, du kan gøre processen billigere, ”Sagde Hanley. "Du kan også lave et nyt materiale, der har en bedre effektivitet."

Hanley og hans kolleger vil evaluere de elektriske egenskaber ved disse nye film og studere, hvordan de reagerer på lys. Han mener, at brug af forskellige kemikalier til nanopartikelindlejrede solfilm kan skabe nye produkter, der er cirka to til tre gange mere effektive end produkter, der nu er på markedet, gør solenergi mere konkurrencedygtig.

Men Hanley bemærkede, at der er andre faktorer at overveje udover prisen.

"Fossile brændstoffer vil altid have en forbundet miljøomkostning, ”Sagde han, mens solen ikke gør det.

“Altså, der er en stor langsigtet interesse for solenergi. "