211service.com
Plastic zonnecellen een energieboost geven
Polymere zonnecellen worden gebruikt in rugzakken en paraplu's voor het opladen van zonne-energie, maar ze zetten nog steeds slechts ongeveer 6 procent van de energie in zonlicht om in elektriciteit, of ongeveer een derde van wat conventionele siliciumpanelen kunnen. Als de efficiëntie van polymere zonnecellen, die goedkoper en lichter zijn dan siliciumcellen, aanzienlijk kan worden verhoogd, kunnen ze ideaal zijn voor het pleisteren op daken of het lamineren op ramen.
Kracht kunststoffen: Solarmer Energy streeft naar een efficiëntie van 10 procent tegen het einde van dit jaar met zijn bedrukbare plastic zonnecellen. De organische zonnepanelen moeten begin 2011 worden ingebouwd in rugzakken en oplaadpanelen voor mobiele telefoons.
Zonne-energie , gevestigd in El Monte, CA, ligt op schema om tegen het einde van dit jaar 10 procent efficiëntie te bereiken, zegt Yue Wu, de algemeen directeur van het bedrijf en directeur van onderzoek en ontwikkeling. Organische cellen zullen waarschijnlijk op zijn minst die efficiëntie nodig hebben om te kunnen concurreren op de fotovoltaïsche markt.
In samenwerking metLuping Yu, een professor aan de Universiteit van Chicago, heeft de startup eerder polymeren ontwikkeld die een breed scala aan golflengten absorberen en heeft ze cellen gemaakt die zonlicht omzetten in elektriciteit met een recordrendement van bijna 8 procent.
Polymere zonnecellen met nog hogere efficiënties zijn in de maak. Solarmer werkt samen met Contact opnemen met Yang , een professor materiaalwetenschap en techniek aan de Universiteit van Californië, Los Angeles. Yang werkt aan een stapel van meerdere cellen die verschillende lichtbanden absorberen. Hij verwacht een efficiëntie van 12 tot 15 procent te behalen met deze aanpak, samen met nieuwe polymeren en een beter apparaatontwerp. Tot nu toe heeft hij laboratoriumprototypes gemaakt die beter zijn dan 6 procent efficiënt. Hij presenteert dit werk dinsdag in de American Physical Society bijeenkomst .
Polymere zonnecellen zouden goedkoper moeten zijn om te maken dan dunne-film-cadmium-telluride of koper-indium-galliumselenide (CIGS), omdat ze goedkope materialen gebruiken die gemakkelijk te printen zijn, zegt Michael McGehee , een professor materiaalwetenschap en techniek aan de Stanford University. Maar McGehee gelooft dat polymeercellen meer dan 15 procent efficiënt moeten zijn om een grote impact te hebben op de markt voor zonne-energie. We begrijpen de natuurkunde nog steeds niet goed genoeg om te weten wat de theoretische limiet is, zegt McGehee. Ik denk dat cellen met 15 tot 20 procent mogelijk zijn.
Het onderzoeksteam van Solarmer heeft meerdere tactieken om de celefficiëntie te verhogen. De cellen zijn gemaakt van een halfgeleidend polymeer dat zonlicht absorbeert en elektronen afgeeft, en een koolstofnanostructuur die de elektronen naar het externe circuit stuurt.
In het polymeer gaan elektronen van een laag naar een hoog energieniveau wanneer ze worden gebombardeerd door fotonen. Hoe kleiner het verschil (of bandgap) tussen deze niveaus, hoe meer licht een cel absorbeert en hoe hoger de efficiëntie. Een manier om de bandgap te verkleinen is door het hogere energieniveau te verlagen. Chemieprofessor Yu van de Universiteit van Chicago gebruikt deze techniek om nieuwe soorten polymeren met een smalle bandgap te ontwerpen. Het mooie van organische zonnecellen is dat we in staat zijn om nieuwe materialen te ontwikkelen die die energieniveaus kunnen aanpassen, zegt Yang.
De onderzoekers proberen ook de interface tussen het polymeer en de koolstofnanostructuur te verbeteren, zodat elektronen sneller naar het externe circuit kunnen gaan zonder dat ze vast komen te zitten in het materiaal. En ze ontwikkelen betere elektrodematerialen en verbeterde manieren om de elektroden te fabriceren. Yang zegt dat deze vooruitgang het uiteindelijk mogelijk zal maken om de efficiëntie van individuele cellen en van gestapelde cellen te verhogen.
Zelfs als Solarmer zijn doel van 10 procent efficiëntie bereikt, zegt Wu, kan het tot drie jaar duren voordat het bedrijf commerciële dakpanelen met die classificaties kan printen. Op dit moment is het bedrijf van plan om begin 2011 apparaten op laptoptassen en achterpanelen van mobiele telefoons te hebben, gevolgd door luifels en parasols.
Yang zegt dat organische zonnecellen niet alleen een hogere efficiëntie nodig hebben, maar ook meer stabiliteit. Wat gecommercialiseerd is, is niet de hoogste efficiëntie, maar de meest reproduceerbare technologie, zegt hij. Inderdaad, opstarten van plastic zonne-energie Konarka , gevestigd in Lowell, MA, produceert op grote schaal flexibele panelen ondanks een efficiëntie van slechts 3 tot 5 procent.
Adam Moulé , een professor in chemische technologie en materiaalwetenschappen aan de Universiteit van Californië, Davis, zegt dat het verlengen van de levensduur van organische zonnecellen nu de grootste uitdaging is. De panelen van Solarmer hebben een levensduur van maximaal drie jaar.
Het gerapporteerde efficiëntierecord van 7,9 procent is echt geweldig, zegt Moulé. Als er organische fotovoltaïsche eenheden met een energierendement van meer dan 5 procent zouden kunnen worden gemaakt met een gegarandeerde levensduur van meer dan vijf jaar, dan denk ik dat ze concurrerend zullen zijn met CIGS en silicium vanwege de lagere paneelkosten.