Fremtidige solceller kan være lavet af træ

(Phys.org) — En ny slags papir, der er lavet af træfibre, men alligevel er 96 % gennemsigtigt, kan være et revolutionerende materiale til næste generation af solceller. Kommer fra planter, papiret er billigt og mere miljøvenligt end de plastikunderlag, der ofte bruges i solceller. Imidlertid, dens vigtigste fordel er, at den overvinder afvejningen mellem optisk gennemsigtighed og optisk uklarhed, der belaster de fleste materialer.

Et team af forskere fra University of Maryland, det sydkinesiske teknologiske universitet, og University of Nebraska-Lincoln, har udgivet en artikel om det nye materiale i et nyligt nummer af Nano bogstaver .

Som forskerne forklarer, solcellens ydeevne fordeler, når materialer besidder både en høj optisk gennemsigtighed (for at muliggøre god lystransmission) og en høj optisk dis (for at øge spredningen og derfor absorptionen af ​​det transmitterede lys i materialet). Men indtil videre, materialer med høje gennemsigtighedsværdier (på ca. 90%) har meget lave optiske disværdier (på mindre end 20%).

Det nye træbaserede papir har en ultrahøj gennemsigtighed på 96 % og ultrahøj optisk uklarhed på 60 %, hvilket er den højeste optiske uklarhedsværdi rapporteret blandt transparente substrater.

Hovedårsagen til denne gode ydeevne på begge områder er, at papiret har en nanoporøs snarere end mikroporøs struktur. Almindelig papir er lavet af træfibre og har lav optisk gennemsigtighed på grund af de mikrohulrum, der findes i den porøse struktur, der forårsager lysspredning. I det nye blad, disse mikroporer elimineres for at forbedre den optiske gennemsigtighed. At gøre dette, forskerne brugte en behandling kaldet TEMPO til at svække brintbindingerne mellem mikrofibrene, der udgør træfibrene, som får træfibrene til at svulme op og falde sammen til en tæthed, tæt pakket struktur, der indeholder nanoporer frem for mikroporer.

"Papirene er lavet af båndlignende materialer, der kan stables godt uden hulrum i mikrostørrelse for høj transmittans, men med nanoporer for høj optisk uklarhed, "medforfatter Liangbing Hu, Adjunkt i Institut for Materialevidenskab og Teknik ved University of Maryland, fortalte Phys.org .

For at teste papiret til solcelleapplikationer, forskerne coated træfiberpapiret på overfladen af ​​en siliciumplade. Eksperimenter viste, at lyshøstningsindretningen kan opsamle lys med en stigning i effektiviteten på 10%. På grund af denne lamineringsprocess enkelhed, solceller, der allerede er installeret og er i brug, kan på samme måde drage fordel af det ekstra papirlag.

Selvom der er andre papirer lavet af nanofibre, dette papir viser en meget højere optisk transmittans, mens der bruges meget mindre energi og tid til behandling. Med disse fordele, den meget gennemsigtige, høj-haze papir kunne tilbyde en billig måde at forbedre effektiviteten af ​​solpaneler, solcelletage, og solcellevinduer.

"Vi vil gerne samarbejde med solcelle- og displayvirksomheder for at evaluere applikationer, "Hu sagde. "Vi er også interesserede i fremstilling af sådant papir."

© 2014 Phys.org. Alle rettigheder forbeholdes.