Energigennembrud bruger solen til at skabe solenergimaterialer

I et nyligt fremskridt inden for solenergi, forskere har opdaget en måde at bruge solen på, ikke kun som en energikilde, men også direkte at producere de solenergimaterialer, der gør dette muligt.

Dette gennembrud af kemiingeniører ved Oregon State University kan snart reducere omkostningerne til solenergi, fremskynde produktionsprocesser, bruge miljøvenlige materialer, og gør solen næsten til en "one-stop shop", der producerer både materialerne til solenergienheder og den evige energi til at drive dem.

Resultaterne er netop offentliggjort i RSC går videre , et tidsskrift fra Royal Society of Chemistry, i arbejde støttet af National Science Foundation.

"Denne tilgang burde virke og er meget miljøbevidst, " sagde Chih-Hung Chang, professor i kemiteknik ved Oregon State University, og hovedforfatter på undersøgelsen.

"Flere aspekter af dette system bør fortsætte med at reducere omkostningerne til solenergi, og når det er udbredt, vores CO2-fodaftryk, " sagde Chang. "Det kunne producere solenergimaterialer overalt, hvor der er en tilstrækkelig solressource, og i denne kemiske fremstillingsproces, der ville være nul energipåvirkning."

Arbejdet er baseret på brugen af ​​en "continuous flow" mikroreaktor til at producere nanopartikelblæk, der laver solceller ved at printe. Eksisterende tilgange, der hovedsageligt er baseret på batch-operationer, er mere tidskrævende og dyre.

I denne proces, simuleret sollys er fokuseret på solar mikroreaktoren for hurtigt at opvarme den, samtidig med at det tillader præcis kontrol af temperaturen for at hjælpe kvaliteten af ​​det færdige produkt. Lyset i disse eksperimenter blev produceret kunstigt, men processen kunne udføres med direkte sollys, og til en brøkdel af omkostningerne ved nuværende tilgange.

"Vores system kan syntetisere solenergimaterialer på få minutter sammenlignet med andre processer, der kan tage 30 minutter til to timer, " sagde Chang. "Denne gevinst i driftshastighed kan sænke omkostningerne."

I disse forsøg, solmaterialerne blev lavet med kobberindiumdiselenid, men for at sænke materialeomkostningerne er det måske også muligt at bruge en forbindelse som kobberzink-tinsulfid, sagde Chang. Og for at gøre processen til noget, der kunne fungere 24 timer i døgnet, sollys kunne i første omgang bruges til at skabe smeltede salte, der senere kunne bruges som energikilde til fremstillingen. Dette kunne give mere præcis kontrol af den behandlingstemperatur, der er nødvendig for at skabe solenergimaterialerne.

State-of-the-art kalkogenid-baseret, tyndfilmsolceller har allerede nået en ret høj solenergikonverteringseffektivitet på omkring 20 procent i laboratoriet, forskere sagde, mens det koster mindre end siliciumteknologi. Yderligere effektivitetsforbedringer bør være mulige, de sagde.

En anden fordel ved disse tyndfilmstilgange til solenergi er, at de solabsorberende lag er, faktisk, meget tynd - omkring 1-2 mikron, i stedet for de 50-100 mikrometer mere konventionelle siliciumceller. Dette kunne lette inkorporeringen af ​​solenergi i strukturer, ved at belægge tynde film på vinduer, tagshingles eller andre muligheder.