Forskere rapporterer om opdagelser for at gøre solenergi billigere og mere effektiv

(Phys.org) – Forskere fra University of Cincinnati rapporterer tidlige resultater om en måde at lave solcelledrevne paneler i lys, regnemaskiner og tage lettere, billigere, mere fleksibel (derfor mindre brudbar) og mere effektiv.

Fei Yu, en ph.d.-studerende fra University of Cincinnati i materialeteknik, vil præsentere nye resultater om at øge effektkonverteringseffektiviteten af ​​polymersolceller den 3. marts, ved American Physical Society Meeting i Denver.

Yu eksperimenterer med at tilføje en lille del af grafen-nanoflager til polymer-blend bulk-heterojunction (BHJ) solceller for at forbedre ydeevnen og sænke omkostningerne ved solenergi.

"Der har været en masse undersøgelser af, hvordan man gør plastiksolceller mere effektive, så de kan træde i stedet for siliciumsolceller i fremtiden, " siger Yu. "De kan laves til tyndere, lettere og mere fleksible paneler. Imidlertid, de er i øjeblikket ikke så effektive som siliciumsolceller, så vi undersøger, hvordan vi kan øge den effektivitet."

Forestil dig, at du ved et uheld sparker over en solcelledrevet havelampe fra silicium, kun for at se den solcelledrevne celle knække. Polymerer er kulstofbaserede materialer, der er mere fleksible end de traditionelle, skrøbelige silicium solceller. gebyr transport, selvom, har været en begrænsende faktor for polymersolcellers ydeevne.

grafen, en naturlig form for kulstof, er et relativt nyopdaget materiale, der er mindre end en nanometer tyndt. "Fordi grafen er rent kulstof, dens ladningsledningsevne er meget høj, " forklarer Yu. "Vi ønsker at maksimere den energi, der absorberes af solcellen, så vi øger forholdet mellem donor og acceptor, og vi bruger en meget lav fraktion af grafen for at opnå det."

Yus forskning viste, at effektiviteten blev tredoblet ved at tilføje grafen, fordi materialet var med til hurtigt at transportere ladninger for at opnå højere fotostrøm. "Den øgede ydeevne, selvom det er langt under den højeste effektivitet opnået i organiske fotovoltaiske (OPV) enheder, er ikke desto mindre væsentlig ved at indikere, at uberørt grafen kan bruges som ladningstransportør, " siger Yu.

Yus rådgiver, Vikram K. Kuppa, en adjunkt ved School of Energy, miljø, Biologisk og medicinsk teknik (SEEBME) for UC College of Engineering and Applied Sciences (CEAS), var medvirkende til forskningen. Kuppa leder forskningen i en række forskellige polymerblandingssolceller, der involverer brugen af ​​grafen.

Fremtidig forskning vil fokusere på enhedsfysik, filmmorfologi og hvordan man kontrollerer og optimerer disse tilfældigt distribuerede grafen-nanoflager ved en række forskellige metoder for at opnå bedre ydeevne.