In een recente vooruitgang in zonne-energie, onderzoekers hebben een manier ontdekt om de zon niet alleen als energiebron aan te boren, maar ook om direct de zonne-energiematerialen te produceren die dit mogelijk maken.

Deze doorbraak door chemische ingenieurs van de Oregon State University zou binnenkort de kosten van zonne-energie kunnen verlagen, productieprocessen versnellen, gebruik milieuvriendelijke materialen, en van de zon bijna een "one-stop-shop" te maken die zowel de materialen voor zonne-apparaten als de eeuwige energie produceert om ze van stroom te voorzien.

De bevindingen zijn zojuist gepubliceerd in RSC-vooruitgang , een tijdschrift van de Royal Society of Chemistry, in het werk ondersteund door de National Science Foundation.

"Deze aanpak zou moeten werken en is zeer milieubewust, " zei Chih-Hung Chang, een professor in chemische technologie aan de Oregon State University, en hoofdauteur van het onderzoek.

"Verschillende aspecten van dit systeem moeten de kosten van zonne-energie blijven verlagen, en wanneer wijdverbreid gebruikt, onze ecologische voetafdruk, Chang zei. "Het kan materialen voor zonne-energie produceren overal waar voldoende zonne-energie is, en in dit chemische fabricageproces, er zou een energieneutrale impact zijn."

Het werk is gebaseerd op het gebruik van een "continuous flow" microreactor om nanodeeltjesinkten te produceren die zonnecellen maken door te printen. Bestaande benaderingen die voornamelijk gebaseerd zijn op batchbewerkingen, zijn tijdrovender en duurder.

In dit proces, gesimuleerd zonlicht wordt gericht op de zonne-microreactor om deze snel te verwarmen, terwijl nauwkeurige controle van de temperatuur mogelijk is om de kwaliteit van het eindproduct te bevorderen. Het licht in deze experimenten werd kunstmatig geproduceerd, maar het proces kan worden gedaan met direct zonlicht, en tegen een fractie van de kosten van de huidige benaderingen.

"Ons systeem kan zonne-energiematerialen in minuten synthetiseren in vergelijking met andere processen die 30 minuten tot twee uur kunnen duren, Chang zei. "Deze winst in operatiesnelheid kan de kosten verlagen."

Bij deze experimenten de zonnematerialen werden gemaakt met koper-indiumdiselenide, maar om de materiaalkosten te verlagen, is het misschien ook mogelijk om een ​​verbinding te gebruiken zoals koperzink-tinsulfide, zei Chang. En om het proces iets te maken dat 24 uur per dag zou kunnen werken, zonlicht kan in eerste instantie worden gebruikt om gesmolten zouten te maken die later kunnen worden gebruikt als energiebron voor de productie. Dit kan zorgen voor een nauwkeurigere controle van de verwerkingstemperatuur die nodig is om de materialen voor zonne-energie te maken.

State-of-the-art op chalcogenide gebaseerde, dunnefilmzonnecellen hebben in het laboratorium al een vrij hoge omzettingsefficiëntie van zonne-energie van ongeveer 20 procent bereikt, onderzoekers zeiden, terwijl het minder kost dan siliciumtechnologie. Verdere efficiëntieverbeteringen moeten mogelijk zijn, ze zeiden.

Een ander voordeel van deze dunne-film benaderingen van zonne-energie is dat de zonne-absorberende lagen, in feite, erg dun - ongeveer 1-2 micron, in plaats van de 50-100 micron van meer conventionele siliciumcellen. Dit zou de opname van zonne-energie in constructies kunnen vergemakkelijken, door dunne films op ramen te coaten, dakshingles of andere mogelijkheden.