Genel Blog

Nanoteknoloji Odaklı Güneş Pilleri

39

Nanoteknoloji Odaklı Güneş Pilleri

Güneş pili üretimi alanında nanoteknolojinin ortaya çıkması ve modern mimarilerin gelişmesiyle birlikte, iş ve teknoloji dünyasına öbür güneş pili uygulamaları için yeni fırsatlar açılmıştır. Bu yeni tasarımların tümü, güneş hücrelerini tamamen yarı saydam ışık halkası getirmektir. Transparan güneş pillerinin nihai bileşimi, görünür ışık spektrumunun ötesinde absorpsiyondan sorumluluk sahibi olan, benzeri transparan substrat (sırça veya plastikten üretilmiş) ve …

Güneş pili üretimi alanında nanoteknolojinin ortaya çıkması ve modern mimarilerin gelişmesiyle birlikte, meslek ve teknoloji dünyasına farklı güneş pili uygulamaları için yeni fırsatlar açılmıştır. Bu yeni tasarımların hepsi, güneş hücrelerini en ince ayrıntısına kadar güya transparan hale getirmektir. Saydam güneş pillerinin nihai bileşimi, görünür ışık spektrumunun ötesinde absorpsiyondan sorumlu olan, sözde saydam substrat (sırça ya da plastikten yapılmış) ve açıklanmış optik özelliklere ve kalınlıklara sahip malzemelerin Nanolayerlerinden oluşan bir karışımdır.
Transparan hücreler görünür ışık yayar ve gerisinde ultraviyole ışığı ve kızılötesi üreten elektrik tüketir. Sanki şeffaf güneş pillerinin bu yenilikçi yönü, binalarda ve arabalarda çok değişik uygulamalara olasılık tanır. Çeşitli gözenekli olan biçimlerindeki görünür ışığın hacmi % 50 ile % 80 aralarında değişir. Araştırmacılar, nanoteknoloji yardımıyla gözenekli olan hareketinin özelliklerinden imtiyaz vermeden % 12 performansa ulaşmanın şiddet olmayacağını umut etmektedir. Bu sistemin en kalın tabakası, üstüne ızgara ve kaplama tabakasının eklendiği cam ya da plastik tabakadır. Nano ölçekte zemine bir takım kaplamalar eklenir. Katmanların ortasında, uyarılmış ışığı emen ve elektron yayan iki aktif hücreli vardır. Bu iki bileşikten biri, organik elektron vericisi olarak atama yapan kloroaluminyum ftalosiyanin, diğeri ise karbon 60 (C 60 ) elektron reseptörüdür.
Nanoteknoloji Odaklı Güneş PilleriFtalosiyanin kloroalüminin kalınlığı 15 ve C-60 30 nm’dir. Elektrotlar bu duvarların her tarafına monte edilmiştir. Elektrotlar ITO/MoO 3’deri yapılmıştır. Bu tür elektrotların genişliği 20 nm’den azdır. Elektrotlar benzeri transparan olabileceğinden (ve bayağı metalden yapılmadığından), güneş ışığındaki diğer konumlardan ince uzunluğunu kopyasını yapmak ve gözenekli olan atmosferine geri döndürmek için hücrenin ucuna bir kaplama yerleştirilebilir. Bu özel nitelik esnasında, görünür ışığın çoğunun karşıya ve dışarı dürüst hareket ettiği bulunmuştur. Güneş ışığında spektrumdaki kısa ve uzun çizgi uzantıları tüketilerek dönüştürülür.

Nanakışkan Gücü Hareket Ettirmek

Istikrarlı bir nanokristal çizgi, bir baz çözelti içine gömülü olan metal ya da metal olmayan bir nanopartiküldür. Silikon oksit, titanyum oksit, bakır oksit veya nikel metal nanopartiküller veya karbon nanotüpler ve grafen gibi asılı nanometre partikülleri, ısı transferini son derece artırabilen istikrarsız yer değişiklik ve ısı transferi özelliklerini değiştirir. Nanofluid, ayrıca performansı ayrıca de ekonomiyi artmak için motorlarda veya ısı eşanjörlerinde yüksek ısı aktarma katsayısı sebebiyle genelde imalatta kullanılır.
Son zamanlarda, birkaç akademik kuruluş ve işletme, nano akışkanı güneş ısıtıcılarında ya da pillerde kullanıyor. Güneş pillerinin yüzeyindeki uzun dalga boylarında ışık yayılması ısınmasına müsade verdiğinden ve sıcaklıktaki bu artma performansı düşürdüğünden, güneş pillerinin soğutulması özellikle önemlidir. acilen bu soğutma, sıcaklık düşüşü üzerinde hiçbir etkisi olmayan bir istikrarsız denizinden geçerek elde edilmektedir. Nanoakışkan kullanımı, güneş pillerinden haricen daha artı baskı aktarır ve bu da güneş pillerinin kullanım ömrünü uzatır. Öteki tarafta bu ısı, su depolarını evvelden ısıtmak ve evin içini ısıtmak için kullanılabilir.
Nanofluid keza güneş enerjisi sistemlerinde de kullanılır. Yassı kollektörler ve güneş panelleri, güneş enerjili su ısıtıcıları ya da tuzdan arındırma tesisleri gibi bu cins güneş termal cihazları, güneş termal enerjisini toplayarak ve emilen ısıyı başka bir akım aracılığıyla şiddet değiştiricilerine ileterek çalışır. Isı, su depolarına veya evlere zor sağlamak için kullanılabilir. Bu bakımdan nano değişken, ısıyı yapılardan ısı eşanjörlerine taşımak için sıradan akışkanlardan daha kuvvetli ve daha etkilidir.
Nanoteknoloji Tabanlı Fotokatalistlerin Güneş Pillerine Uygulanması
Fotokatalizörler, tipik olarak, fotonları toplayarak bir elektron deliği çifti yaratıcı kararlı sanki geçirgen oksitlerdir. Fotokatalizörler güneş panellerinde, su arıtıcılarda, hava kirliliğinde, kendi kendini temizleyen lenslerde, organik bileşiklerin ayrışmasında vb. Kullanılır. Fotokatalistlerin dinç absorpsiyon potansiyeli ve görünür ve ultraviyole ışığa duyarlılıkları, dilekçe spektrumlarını artırmıştır. Bu bağlamda titanyum dioksit, çinko oksit, kadmiyum sülfit vb. Gibi bir dizi nanofotokatalizör kullanılmıştır. Nanoteknoloji Odaklı Güneş Pilleri
Fotokatalizörler için en büyük sorun, güneş ışığının küçük dalga boylarının birikmesidir. sonuç olarak, üretkenlikleri ve kullanışlılıkları azalacak ve hesaplı maliyetleri artacaktır. Bu sorunu çözmek ve fotokatalizörlerle daha uzun dalga boylarını (görünür ışık dalga boyları spektrumunda) tüketmek için, bunları birbiriyle karıştırın ya da aynı anda iki katalizör biçimi kullanılmalıdır. Örneğin, gümüş nanopartiküllerin titanyum okside uygulanması, dalga boylarının emilmesinde titanyum oksit fotokatalizörünün rolüdür.
Bu, boyutu 400’den 450 nm’ye büyük ölçüde genişletmiştir. Fotokatalizörlerin belirtilmiş ışık spektrumlarını absorbe ettiği düşünüldüğünde, güneş pillerinde kullanılması ışığın gözenekli olan içinde emilimini artırarak güneş pilinin performansını artırmaktadır. Birçok nanofotokatalizör, kendi kendini arıtma, buhar önleme ve toz önleme özelliklerine sahiptirve bunları güneş pillerinin dışarıda ve gövdesinde göstermek, hava kirleticilerinden ve hücrede ışığın önündeki engellerden temizlenmiş bir atmosfer sağlar ve güneş ışığının emilimini ve hücre performansını artırır. Nanofotokatalizörlerin güneş hücrelerindeki diğer bir işlevi, soğurma spektrumunu yükseltmeye ve onu görünür ışığa yönlendirmeye ilave olarak, elektronların elektrotlara geçişini takviye etmek ve arttırmak, bu nedenle hücrelerin içindeki direnci arttırmaktır. Bu durumda elektronların boşluklarla rekombinasyonu azalır ve üretilen elektrik akımı artar ve enerji aktarma kapasitesi gelişir.

Kendi Kendini Temizleyen ve Yansıma Önleyici Nano Kaplamalar

Hücre-güneş yüzeyinden ışığın soğurulması, yağmurlu hava ve güneş pillerinin yüzeyindeki tortul birikintiler gibi ışığın hareketiyle üretilen engeller gibi çevresel faktörler, güneş pillerinin performansını sınırlayan faktörlerden biridir. Teknolojideki gelişmeler ve büyüleyici kendi kendini arıtma ve yansıma önleyici özelliklere sahip nanometre katmanlarının oluşturulması, bu sorunu çözmek için güneş enerjisi üretimini iyileştirir. Güneş ışığının ultraviyole dalga boyunu bloke ederek hidrokarbonlar gibi organik bileşikleri yakalayabilen titanyum oksit nanopartiküller, fosil yakacak emisyonlarını azaltarak ve kirlenmelerini önleyerek güneş pili yüzeylerini temiz tutabilir.
Bu sayede güneş ışığı hücresel yüzeyine girecek ve reaksiyon daha etkili olacak ve elektron ve boşlukların gelişimi daha bereketli olmaya başlayacaktır. Doğrusu, nanoteknoloji kullanılarak cam yüzeyin hidrofilik ve hidrofobik özellikleri, suyun yüzeyi nemlendirmediği ve sudaki tuzların tortul etkilerinin cam yüzeyde kalacağı şekilde kararsız. Yarıiletken hücrelerdeki elektron deliği çıkışı miktarı güneş ışığının gücü ile orantılı olduğundan, güneş pili yüzeyinin koruyucu camı ile güneş ışığını yansıtan kısmın ortadan kaldırılması ve sözde geçirgen yüzeye geçişi kapasiteyi artırmanın yollarıdır. Bu bağlamda, Polidimetilsiloksan’dan (PDMS) üretilmiş nanokraftlar gibi nanoyapılardan oluşan yansıma önleyici nano kaplamalar ya da titanyum oksit nanopartiküllerinden yapılmış silika nanometre gözeneklerinden bahsedilmiştir. Bütün bu nano kaplamaların sadece büyümenin laboratuvar aşamalarında olduğu göz önüne alındığında, güneş pillerinin performansının artırılması, onları ticarileştirme için çekici ışık halkası getirecektir.

Nanoteknolojinin Kuvvet Depolama Sistemlerinde Uygulanması

Nanoteknoloji Odaklı Güneş PilleriGüneş enerjisi imal sistemleriyle ilgili sorunlardan bazıları dalgalanma ve gidip gelen gelişmedir. Bu cins sistemlerde kuvvet üretimi, atmosferik desenler, sıcaklık, güneş ışığı saatleri gibi çevresel faktörlere dayanır. bu nedenle, bu tür süreçlerde sürekli ve sürekli çıktılar muhtemel değildir. şimdi zor kaynağını koymak için bir pompa gibi bir depolama biriminin varlığı da gereklidir.
Lityum piller, pillerin en son dalgası alımı devre dışı bırakılmalıdır, çünkü bayağı piller ağır ağırlığa, kapasiteye ve düşük performansa sahiptir, bu nedenle kullanıcının bunu düzeltmesi fiyatı yüksek olabilir, bu yüzden elden çıkarılmalıdır. Geleneksel hücreler ile lityum piller arasındaki en manâlı ayrım, organik çözücülerin gaz yerine elektrolit çözeltisi olarak kullanılmasıdır. Lityum piller söz konusu olduğunda, lityum iyon pil iki elektrot aralarında bir elektrik bağlantısı oluşturur ve bu iki elektrot olması durumunda elektronları boşaltma aracılığıyla sıkıntı yoluyla aktarır.
LiPF6 tabanlı lityum pillerde kullanılan elektrolitler, başta lityum alkil karbonat, lityum alkoksit ve lityum florür gibi öteki tuzlu elementleridir. Istikrarsız elektrolitlerin temel sorunlarından bazıları, organik çözücülerin kullanımından kaynaklanan dinç elektrik direncidir. Nanomalzemeler, elektrolitin verimini artmak için kullanılır. Özellikle nanopartiküller biçiminde toz eklemek, alüminyum oksit, silikon oksit ve zirkonyum oksit gibi bileşiklerden sulu olmayan elektrolitlere değin, iletkenliği 6 kata değin artırabilir. Yoğun egzersiz, akıcı birinci cins lityum piller yerine katı polimer elektrolitlerin üretimine katkıda bulunmuştur. Elektrolit kontaminasyonu olasılığını eksilmek, yangın toleransını artmak ve dolayısıyla büyüyen koruma, polimer elektrolitlerin özellikleridir. Fotovoltaik Sistemlere bağlandığında bir model lityum pilin şarjını ve deşarjını gösterir.
Özetle, güneş pili verimliliğinin inşasında ve geliştirilmesinde nanoteknolojinin kullanımı şu anda araştırma sürecinde iken, bu bölge için ticari arenaya geçiş süresinin fazla yakın ve zaruri olacağı varsayılabilir. Bu sektörün güneş pillerinin verimliliğini artırmada göstermiş olduğu muazzam vaadi görebilen bu teknolojinin ticarileştirilmesi, güneş pili endüstrisinde kayda değer bir dönüm noktası olarak görülebilir.

.

Bir önceki yazımız olan Polimer Origami ve İlaç Taşıyıcıları Olarak Akıllı Polimerler başlıklı makalemizi de okumanızı öneririz.

Yoruma kapalı.