Hoe ons kan kry Selfs Meer energie van die son

Sonpanele op 'n Walmart-dak, Mountain View, Kalifornië. Walmart / Flickr, CC BYSonpanele op 'n Walmart-dak, Mountain View, Kalifornië.
Walmart / Flickr, CC BY

Die globale vraag na energie styg met die uur soos ontwikkelende lande na industrialisering beweeg. Kenners beraam dat teen die jaar 2050 die wêreldwye vraag na elektrisiteit kan bereik 30 terawatts (TW). Vir perspektief is een terawatt ongeveer gelyk aan die krag van 1.3 miljard perde.

Energie uit die son is onbeperk - die son gee ons 120,000 TW krag op enige gegewe oomblik - en dit is gratis. Maar vandag bied sonenergie aan slegs sowat een persent van die wêreld se elektrisiteit. Die kritieke uitdaging maak dit minder duur om foto-energie in bruikbare elektriese energie om te skakel.

Om dit te kan doen, moet ons materiaal vind wat sonlig absorbeer en dit effektief in elektrisiteit omskep. Daarbenewens wil ons hierdie materiaal oorvloedig, omgewingsvriendelik en koste-effektief wees om in sonkragtoestelle te vervaardig.

Navorsers van regoor die wêreld is besig om sonkeldetegnologieë te ontwikkel wat doeltreffend en bekostigbaar is. Die doel is om die installeringskoste van sonkrag onder US $ 1 per watt te bring, in vergelyking met ongeveer $ 3 per watt vandag.

By Binghamton Universiteit se Sentrum vir outonome sonkrag (CASP), is ons besig om maniere te ondersoek om dun film sonkragsels te maak deur materiale wat oorvloedig van aard en nie-giftig is. Ons wil sonkragte ontwikkel wat betroubaar, hoogs doeltreffend is om sonlig na elektrisiteit te omskep en goedkoop om te vervaardig. Ons het twee materiale geïdentifiseer wat 'n groot potensiaal het as sonabsorbeerders: piriet, beter bekend as dwaas goud as gevolg van sy metaalglans; en koper-sink-tin-sulfied (CZTS).

Op soek na die ideale materiaal

Vandag se kommersiële sonselle word gemaak van een van drie materiale: silikon, kadmiumteluried (CdTe) en koper-indium-gallium-selenied (CIGS). Elkeen het sterk en swak punte.

Silikon sonselle is hoogs doeltreffend, omskep tot 25 persent van die sonlig wat op hulle val in elektrisiteit, en baie duursaam. Dit is egter baie duur om silikon in wafels te verwerk. En hierdie wafels moet baie dik wees (ongeveer 0.3 millimeter, wat dik is vir sonkrag) om al die sonlig wat op hulle val, te absorbeer, wat die koste verder verhoog.

Silikon sonselle - wat dikwels na die son van die eerste generasie verwys word - word gebruik in die panele wat bekend geword het op dakke. Ons sentrum is besig om 'n ander soort dun film son-selle te bestudeer, wat die volgende generasie sonetegnologie is. Soos hulle naam suggereer, word dun film sonselle gemaak deur 'n dun laag sonabsorberende materiaal oor 'n substraat te plaas, soos glas of plastiek, wat tipies buigbaar is.

Hierdie sonneselle gebruik minder materiaal, so hulle is goedkoper as kristallyne sonneselle gemaak van silikon. Dit is nie moontlik om kristallyne silikon op 'n buigsame substraat te bedek nie, dus ons benodig 'n ander materiaal as sonabsorbeerder.

Alhoewel dun film sonkrag tegnologie vinnig verbeter, is sommige van die materiale in vandag se dun film sonkrag skaars of gevaarlik. Byvoorbeeld, die kadmium in CdTe is hoogs giftig vir alle lewende dinge en is bekend om kanker by die mens te veroorsaak. CdTe kan by hoë temperature in kadmium en tellurium skei (byvoorbeeld in 'n laboratorium of huisvuur), wat 'n ernstige inasierisiko inhou.

Ons werk met piriet en CZTS omdat dit onnodig en baie goedkoop is. CZTS kos ongeveer 0.005 sent per watt, en piriet koste 'n blote 0.000002 sent per watt. Hulle is ook een van die volopste materiale in die aardkors, en absorbeer die sigbare spektrum van sonlig doeltreffend. Hierdie films kan so dun wees as 1 / 1000th van 'n millimeter.

Toets CZTS sonkrag onder gesimuleerde sonlig. Tara Dhakal / Binghamton Universiteit, outeur voorsien Toets CZTS sonkrag onder gesimuleerde sonlig.
Tara Dhakal / Binghamton Universiteit, outeur voorsien
Ons moet hierdie materiale kristalliseer voordat ons dit in sonnecelle kan vervaardig. Dit word gedoen deur hulle te verhit. CZTS kristalliseer by temperature onder 600 graad Celsius, in vergelyking met 1,200 grade Celsius of hoër vir silikon, wat dit minder duur maak om te verwerk. Dit werk baie soos hoë-effektiwiteit koper indium gallium selenide (CIGS) sonkels, wat nou kommersieel beskikbaar is, maar vervang die indium en gallium in hierdie selle met goedkoper en meer volop sink en tin.

Tot dusver is CZTS se sonselle relatief ondoeltreffend: hulle sit minder as 13 persent van die sonlig wat op hulle val op elektrisiteit, in vergelyking met 20 persentasie vir duurder CIGS sonkrag.

Ons weet dat CZTS sonneselle 'n potensiaal het om 30 persent doeltreffend te wees. Die belangrikste uitdagings is 1), die sintetisering van hoë gehalte CZTS-dun film sonder enige onduidelikhede en 2) om 'n geskikte materiaal vir die "buffer" -laag daaronder te vind, wat help om die elektriese ladings wat sonlig in die absorberlaag skep, te versamel. Ons lab het 'n CZTS dun film vervaardig sewe persent doeltreffendheid; Ons hoop om vinnig 15 persentasie doeltreffend te benader deur sintetisering van hoëgehalte CZTS-lae en die vind van geskikte bufferlae.

Struktuur van 'n CZTS sonnel. Tara Dhakal / Binghamton Universiteit, outeur voorsienStruktuur van 'n CZTS sonnel.
Tara Dhakal / Binghamton Univ., Outeur verskaf
Pyriet is nog 'n potensiële absorber wat by baie lae temperature gesintetiseer kan word. Ons laboratorium het sintetiese piriet dun films geskep, en nou werk ons ​​om die films in sonneselle te laag. Hierdie proses is uitdagend omdat piriet maklik afbreek as dit aan hitte en vog blootgestel word. Ons ondersoek maniere om dit stabieler te maak sonder om sy sonabsorptie en meganiese eienskappe te beïnvloed. As ons hierdie probleem kan oplos, kan "dwaas goud" 'n slim fotovoltaïese toestel word.

In 'n onlangse studie het navorsers aan die Stanford Universiteit en die Universiteit van Kalifornië in Berkeley beraam dat sonkrag kan voorsien tot 45 persentasie van die Amerikaanse elektrisiteit deur 2050. Om daardie doel te bereik, moet ons die koste van sonkrag verminder en maniere vind om sonkragsone meer volhoubaar te maak. Ons glo dat oorvloedige, nie-giftige materiale die sleutel tot die verwesenliking van die potensiaal van sonkrag is.

Oor Die Skrywer

dhakal taraTara P. Dhakal, Assistent Professor in Elektriese en Rekenaaringenieurswese, Binghamton Universiteit, Universiteit van New York. Sy navorsingsbelangstelling is in hernubare energie, veral sonenergie. Sy navorsingsdoelwit is om sonseltegnologie te bereik wat omgewingsvriendelik en ekonomies bekostigbaar is.

Hierdie artikel is oorspronklik gepubliseer op Die gesprek. Lees die oorspronklike artikel.

verwante Boeke

InnerSelf Market

Amazon

enafarzh-CNzh-TWdanltlfifrdeiwhihuiditjakomsnofaplptruesswsvthtrukurvi

volg InnerSelf op

facebook-ikoonTwitter-ikoonYouTube-ikooninstagram-ikoonpintrest-ikoonrss-ikoon

 Kry die nuutste per e-pos

Weeklikse Tydskrif Daaglikse Inspirasie

nuutste video's

Die groot klimaatmigrasie het begin
Die groot klimaatmigrasie het begin
by Hoofdgebruiker
Die klimaatkrisis dwing duisende dwarsoor die wêreld om te vlug namate hul huise toenemend onbewoonbaar word.
Die laaste ystydperk vertel ons waarom ons moet sorg vir 'n 2 ℃ temperatuurverandering
Die laaste ystydperk vertel ons waarom ons moet sorg vir 'n 2 ℃ temperatuurverandering
by Alan N Williams, et al
Die jongste verslag van die Intergouvernementele Paneel vir Klimaatsverandering (IPCC) lui dat sonder 'n aansienlike afname ...
Die aarde het miljarde jare lank blywend gebly - presies hoe gelukkig het ons gehad?
Die aarde het miljarde jare lank blywend gebly - presies hoe gelukkig het ons gehad?
by Toby Tyrrell
Dit het evolusie 3 of 4 miljard jaar geneem om Homo sapiens te produseer. As die klimaat net een keer heeltemal misluk het in daardie ...
Hoe die kartering van die weer van 12,000 XNUMX jaar gelede kan help om toekomstige klimaatsverandering te voorspel
Hoe die kartering van die weer van 12,000 XNUMX jaar gelede kan help om toekomstige klimaatsverandering te voorspel
by Brice Rea
Die einde van die laaste ystydperk, ongeveer 12,000 XNUMX jaar gelede, is gekenmerk deur 'n finale koue fase genaamd die Jonger Dryas ...
Die Kaspiese See sal hierdie eeu met 9 meter of meer val
Die Kaspiese See sal hierdie eeu met 9 meter of meer val
by Frank Wesselingh en Matteo Lattuada
Stel jou voor jy is aan die kus en kyk uit na die see. Voor u lê 100 meter dor sand wat lyk soos 'n ...
Venus was eens meer op aarde, maar klimaatsverandering het dit onbewoonbaar gemaak
Venus was eens meer op aarde, maar klimaatsverandering het dit onbewoonbaar gemaak
by Richard Ernst
Ons kan baie leer oor klimaatsverandering by Venus, ons susterplaneet. Venus het tans 'n oppervlaktemperatuur van ...
Vyf klimaatsgeloof: 'n ongelukskursus in verkeerde inligting oor klimaat
Die vyf ongeloof oor klimaat: 'n ongelukskursus in verkeerde inligting oor klimaat
by John Cook
Hierdie video is 'n ongelukskursus in verkeerde inligting oor klimaat, wat die belangrikste argumente saamvat wat gebruik word om die werklikheid te betwyfel ...
Die Noordpoolgebied is al drie miljoen jaar nie so warm nie en dit beteken groot veranderinge vir die planeet
Die Noordpoolgebied is al drie miljoen jaar nie so warm nie en dit beteken groot veranderinge vir die planeet
by Julie Brigham-Grette en Steve Petsch
Elke jaar krimp die ysbedekking in die Arktiese Oseaan middel September tot 'n laagtepunt. Hierdie jaar meet dit net 1.44 ...

Laaste Artikels

groen energie2 3
Vier groen waterstof geleenthede vir die Midde-Weste
by Christian Tae
Om 'n klimaatkrisis te voorkom, sal die Midde-Weste, soos die res van die land, sy ekonomie ten volle moet ontkoolstof deur ...
ug83qrfw
Groot hindernis vir reaksie op aanvraag moet beëindig word
by John Moore, Op aarde
As federale reguleerders die regte ding doen, kan elektrisiteitskliënte regoor die Midde-Weste binnekort geld verdien terwyl ...
bome om te plant vir klimaat2
Plant hierdie bome om die stadslewe te verbeter
by Mike Williams-Rice
'n Nuwe studie stel lewende eikebome en Amerikaanse wildevye as kampioene onder 17 "superbome" wat sal help om stede ...
noordsee seebodem
Waarom ons seebodemgeologie moet verstaan ​​om die winde te benut
by Natasha Barlow, Medeprofessor van Kwaternêre Omgewingsverandering, Universiteit van Leeds
Vir enige land wat geseën is met maklike toegang tot die vlak en winderige Noordsee, sal aflandige wind die sleutel wees om net ...
3 veldbrandlesse vir bosdorpe terwyl Dixie Fire die historiese Greenville, Kalifornië, vernietig
3 veldbrandlesse vir bosdorpe terwyl Dixie Fire die historiese Greenville, Kalifornië, vernietig
by Bart Johnson, professor in landskapsargitektuur, Universiteit van Oregon
'N Veldbrand wat in warm, droë bergwoude brand, het op 4 Augustus deur die Gold Rush -stad Greenville, Kalifornië, getrek ...
China kan energie- en klimaatdoelwitte bereik wat koolstofkrag beperk
China kan energie- en klimaatdoelwitte bereik wat koolstofkrag beperk
by Alvin Lin
By die Leader's Climate Summit in April het Xi Jinping belowe dat China 'steenkoolkrag streng sal beheer ...
Blou water omring deur dooie wit gras
Kaart volg 30 jaar se uiterste sneeusmelting regoor die VSA
by Mikayla Mace-Arizona
'N Nuwe kaart van uiterste sneeusmeltgebeurtenisse die afgelope 30 jaar verduidelik die prosesse wat vinnige smelting veroorsaak.
'N Vliegtuig laat rooi brandvertrager op 'n bosbrand val terwyl brandbestryders langs 'n pad in die oranje lug opkyk
Die model voorspel 'n veldbrand van 10 jaar, dan geleidelike afname
by Hannah Hickey-U. Washington
'N Kykie na die toekoms op lang termyn van veldbrande voorspel 'n aanvanklike uitbarsting van ongeveer 'n dekade lange veldbrandaktiwiteit, ...

 Kry die nuutste per e-pos

Weeklikse Tydskrif Daaglikse Inspirasie

Nuwe Houdings - nuwe moontlikhede

InnerSelf.comClimateImpactNews.com | InnerPower.net
MightyNatural.com | WholisticPolitics.com | InnerSelf Market
Kopiereg © 1985 - 2021 InnerSelf Publikasies. Alle regte voorbehou.