211service.com
Ge plastsolceller en energikick
Polymersolceller används i ryggsäckar och paraplyer för laddning av solenergi, men de omvandlar fortfarande bara cirka 6 procent av energin i solljus till elektricitet – eller cirka en tredjedel av vad konventionella kiselpaneler kan. Om effektiviteten hos polymersolceller – som är billigare och lättare än kiselceller – kan höjas avsevärt kan de vara idealiska för putsning på hustak eller laminering på fönster.
Kraftplast: Solarmer Energy siktar på att nå 10 procents effektivitet i slutet av detta år med sina utskrivbara plastsolceller. Dess organiska solcellsmoduler bör införlivas i ryggsäckar och laddningspaneler för mobiltelefoner i början av 2011.
Solarmer energi , baserat i El Monte, Kalifornien, är på målet att nå 10 procent effektivitet i slutet av detta år, säger Yue Wu, företagets verkställande direktör och chef för forskning och utveckling. Organiska celler kommer sannolikt att behöva åtminstone den effektiviteten för att konkurrera på solcellsmarknaden.
I samarbete medLuping Yu, professor vid University of Chicago, har startupen tidigare konstruerat polymerer som absorberar ett brett spektrum av våglängder och har gjort celler som omvandlar solljus till elektricitet med en rekordeffektiv effektivitet på nästan 8 procent.
Polymersolceller med ännu högre verkningsgrad är på gång. Solarmer samarbetar med För att kontakta Yang , en materialvetenskap och ingenjörsprofessor vid University of California, Los Angeles. Yang arbetar på en stapel av flera celler som absorberar olika band av ljus. Han förväntar sig att uppnå 12 till 15 procents effektivitet med detta tillvägagångssätt tillsammans med nya polymerer och bättre enhetsdesign. Hittills har han gjort laboratorieprototyper som är bättre än 6 procent effektiva. Han presenterar detta arbete på tisdag kl American Physical Society möte .
Polymersolceller borde vara billigare att tillverka än tunnfilmskadmiumtellurid eller kopparindiumgalliumselenid (CIGS) eftersom de använder billiga material som är lätta att skriva ut, säger Michael McGehee , en materialvetenskap och ingenjörsprofessor vid Stanford University. Men McGehee tror att polymerceller kommer att behöva vara mer än 15 procent effektiva för att ha en stor inverkan på solenergimarknaden. Vi förstår fortfarande inte fysiken tillräckligt bra för att veta vad den teoretiska gränsen är, säger McGehee. Jag tror att celler med 15 till 20 procent skulle kunna vara möjliga.
Solarmers forskargrupp har flera taktiker för att öka celleffektiviteten. Dess celler är gjorda av en halvledande polymer som absorberar solljus och släpper ut elektroner, och en kolnanostruktur som transporterar elektronerna till den externa kretsen.
Inuti polymeren går elektroner från en låg till en hög energinivå när de bombarderas av fotoner. Ju mindre skillnaden (eller bandgapet) mellan dessa nivåer är, desto mer ljus absorberar en cell och desto högre är dess effektivitet. Ett sätt att minska bandgapet är att få ner den högre energinivån. Kemiprofessor Yu vid University of Chicago använder denna teknik för att designa nya typer av polymerer med smala bandgap. Det fina med organiska solceller är att vi kan konstruera nya material som kan skräddarsy dessa energinivåer, säger Yang.
Forskarna försöker också förbättra gränssnittet mellan polymeren och kolnanostrukturen så att elektroner kan flytta snabbare till den externa kretsen utan att fastna i materialet. Och de utvecklar bättre elektrodmaterial och förbättrade sätt att tillverka elektroderna. Yang säger att dessa framsteg så småningom kommer att göra det möjligt att öka effektiviteten hos enskilda celler och staplade celler.
Även om Solarmer når sitt mål på 10 procent effektivitet, säger Wu, kan det ta så lång tid som tre år innan företaget kan skriva ut takpaneler av kommersiell kvalitet med dessa betyg. Just nu planerar företaget att ha enheter på bärbara väskor och mobiltelefoner på baksidan i början av 2011, följt av markiser och solskydd.
Yang säger att organiska solceller behöver inte bara högre effektivitet utan också mer stabilitet. Det som kommersialiseras är inte den högsta effektiviteten utan den mest reproducerbara tekniken, säger han. I själva verket, plast solenergi start Konarka , baserat i Lowell, MA, producerar flexibla paneler i stor skala trots bara en effektivitet på 3 till 5 procent.
Adam Moulé , en professor i kemiteknik och materialvetenskap vid University of California, Davis, säger att att öka livslängden för organiska solceller nu är den största utmaningen. Solarmers paneler har en livslängd på upp till tre år.
Det rapporterade effektivitetsrekordet på 7,9 procent är verkligen fantastiskt, säger Moulé. Om organiska solcellsaggregat med mer än 5 procents energieffektivitet kunde tillverkas som har en garanterad livslängd på över fem år, då tror jag att de kommer att vara konkurrenskraftiga med CIGS och kisel på grund av minskade panelkostnader.