Wetenschap
(Phys.org) — Onderzoekers van de Universiteit van Cincinnati rapporteren vroege resultaten over een manier om zonnepanelen op zonne-energie te maken in lampen, rekenmachines en daken lichter, minder duur, flexibeler (dus minder breekbaar) en efficiënter.
Fei Yu, een doctoraalstudent materiaalkunde aan de Universiteit van Cincinnati, zal op 3 maart nieuwe bevindingen presenteren over het verbeteren van de energieconversie-efficiëntie van polymere zonnecellen, op de American Physical Society Meeting in Denver.
Yu experimenteert met het toevoegen van een kleine fractie grafeen-nanovlokken aan zonnecellen met bulk-heterojunctie (BHJ) van een polymeermengsel om de prestaties te verbeteren en de kosten van zonne-energie te verlagen.
"Er is veel onderzoek gedaan naar het efficiënter maken van plastic zonnecellen, zodat ze in de toekomst de plaats kunnen innemen van silicium zonnecellen, " zegt Yu. "Ze kunnen dunner worden gemaakt, lichtere en flexibelere panelen. Echter, ze zijn momenteel niet zo efficiënt als silicium zonnecellen, dus we onderzoeken hoe we die efficiëntie kunnen verhogen."
Stel je voor dat je per ongeluk een siliconen tuinlamp op zonne-energie omgooit, alleen om de zonnecel te zien kraken. Polymeren zijn op koolstof gebaseerde materialen die flexibeler zijn dan de traditionele, kwetsbare silicium zonnecellen. Kosten transport, Hoewel, is een beperkende factor geweest voor de prestaties van polymere zonnecellen.
grafeen, een natuurlijke vorm van koolstof, is een relatief nieuw ontdekt materiaal dat minder dan een nanometer dun is. "Omdat grafeen pure koolstof is, zijn ladingsgeleiding is zeer hoog, " legt Yu uit. "We willen de energie die wordt geabsorbeerd door de zonnecel maximaliseren, dus we verhogen de verhouding van donor tot acceptor en we gebruiken een zeer lage fractie grafeen om dat te bereiken."
Yu's onderzoek wees uit dat de efficiëntie verdrievoudigde door grafeen toe te voegen, omdat het materiaal hielp om ladingen snel te transporteren om een hogere fotostroom te bereiken. "De verhoogde prestaties, hoewel ruim onder het hoogste rendement dat wordt bereikt in organische fotovoltaïsche (OPV) apparaten, is niettemin belangrijk om aan te geven dat ongerept grafeen kan worden gebruikt als ladingstransporteur, " zegt Yu.
De adviseur van Yu, Vikram K. Kuppa, een assistent-professor aan de School of Energy, Milieu, Biologische en medische technologie (SEEBME) voor het UC College of Engineering and Applied Sciences (CEAS), heeft meegewerkt aan het onderzoek. Kuppa leidt het onderzoek naar een verscheidenheid aan polymeer-gemengde zonnecellen waarbij grafeen wordt gebruikt.
Toekomstig onderzoek zal zich richten op apparaatfysica, filmmorfologie en hoe deze willekeurig verdeelde grafeen-nanovlokken met verschillende methoden kunnen worden gecontroleerd en geoptimaliseerd om betere prestaties te bereiken.
Wetenschap © https://nl.scienceaq.com