Onderzoekers hebben een lichtoogsttrechter ontworpen die zonlicht uit elke richting absorbeert en concentreert op kleinere gebieden, zoals hoogwaardige zonnecellen. Door meerdere trechters te stapelen, elk afgestemd op een andere golflengte van licht, de onderzoekers verwachten dat het mogelijk zou kunnen zijn om het hele zonnespectrum met een hoog rendement om te zetten in elektriciteit.

De wetenschappers, geleid door Peter Jomo Walla aan de Universiteit van Braunschweig in Duitsland, hebben een artikel gepubliceerd over de trechters voor het oogsten van licht in een recent nummer van Natuurcommunicatie .

Hoewel er andere zonneconcentratoren bestaan ​​die de energie van de zon uit grote gebieden opvangen en op kleinere gebieden richten, deze apparaten hebben te maken met bepaalde beperkingen. Bijvoorbeeld, ze werken niet goed in de schaduw, in plaats daarvan directe zonnestraling vereist, en als gevolg daarvan vertrouwen ze meestal op actieve zonvolgsystemen.

De natuur heeft laten zien, echter, dat het niet onmogelijk is om een ​​zonnecollector te ontwerpen die deze beperkingen overwint. In levende organismen die fotosynthese gebruiken, honderden willekeurig georiënteerde pigmenten absorberen fotonen, zelfs van indirect licht, en de energie naar een fotosynthetisch reactiecentrum te leiden. Elke stap in dit proces gebeurt met bijna 100% efficiëntie.

In de nieuwe studie de onderzoekers hebben de nieuwe lichtoogstrechters gemodelleerd naar het ontwerp van de natuur. De apparaten bestaan ​​uit een groot aantal willekeurig georiënteerde "donor"-pigmenten die licht vanuit bijna alle invalshoeken kunnen absorberen, en leid het naar een kleiner aantal "acceptor" -moleculen die allemaal in een enkele richting zijn georiënteerd om het licht op een fotoconversie-apparaat te richten. Dit concept kan de intrinsieke verliezen van eerdere zonneconcentrators tot onder de 10% terugbrengen.

"Door intrinsieke verliesmechanismen van eerdere lichtconcentratoren te minimaliseren, Ik geloof dat we een concept en een betaalbare realisatie hebben gevonden die kunnen helpen leiden tot een meer wijdverbreid gebruik van kostbare hoogwaardige fotovoltaïsche energie, " vertelde Walla Phys.org .

Bij testen, de onderzoekers toonden aan dat de nieuwe zonneconcentrator ongeveer 99% van het invallende licht absorbeert, met minimale verliezen door reabsorptie en reflectie. Het apparaat heeft ook een kwantumefficiëntie voor lichtomleiding van 80%, wat volgens de onderzoekers de belangrijkste parameter is, omdat deze afhangt van de specifieke golflengte van de fotonen.

In de toekomst, de onderzoekers verwachten dat deze apparaten op elkaar gestapeld kunnen worden, waarbij elk apparaat verschillende pigmenten bevat die overeenkomen met verschillende spectrale bereiken van zonlicht. Omdat de materialen van het apparaat betaalbaar zijn, een gestapelde structuur kan leiden tot een goedkope, efficiënte methode om zonne-energie uit het hele zonnespectrum te verzamelen.

"De pigmenten die in onze proof-of-principle-studie worden gebruikt, bestrijken momenteel alleen het blauwe spectrale bereik en zijn niet stabiel genoeg voor langdurige blootstelling aan zonlicht, " zei Walla. "Echter, ons concept maakt het mogelijk om een ​​groot aantal extra stabiele pigmenten van verschillende kleuren te screenen op hun vermogen om te werken als lichtoogsters of lichtomleiders. We zijn erg enthousiast over het vinden van verdere geschikte pigmenten en gestapelde architecturen om uiteindelijk het hele zonnespectrum met een hoog rendement te dekken."

© 2018 Fys.org