科技新闻

化石硅藻增强太阳能技术

时间:2018-05-15 点击:9 字号:

em耶鲁大学的研究人员展示了使用化石硅藻(硅藻土)来加强太阳能技术。 / em

硅藻是一种繁衍生息的藻类,因其操纵光线的能力而被称为“海洋的宝石”。现在,研究人员希望利用该财产来推动太阳能技术。

在化学与环境工程副教授Andre Taylor的实验室里,化石硅藻正在用来解决长期困扰有机太阳能电池发展的设计问题。他们的工作成果发表在Organic Electronics。

大量硅藻存在于各种水域甚至树木的树皮中,并拥有由纳米二氧化硅或玻璃制成的骨架。 “这些东西存在于自然界真的很棒,”博士林德西麦克米伦布朗说。泰勒实验室的学生和该研究的主要作者。 “他们帮助捕捉和散射藻类的光进行光合作用,所以我们能够直接使用自然界中的东西并将其放入太阳能电池中。”

这些小型生物可能被证明对太阳能技术的设计特别有价值,这种太阳能技术被称为有机光伏技术 - 这是传统太阳能技术的较低成本选择。但是,设计这些器件的一个挑战是它们需要非常薄的有源层(100到300纳米),这限制了它们将光转换成电的效率。纠正这一问题的方法包括嵌入捕捉和散射光的纳米结构,以提高吸收水平。尽管如此,这些方法对于大规模生产而言成本过高。

这就是硅藻可以提供帮助的地方。他们已经通过几十亿年的适应性进化对光吸收进行了优化。自然界中发现的最常见的浮游植物类型,它们很便宜,几乎可以在任何地方找到。该研究团队包括来自美国宇航局,普林斯顿大学和林肯大学的合作者,将硅藻分散在太阳能电池的有源层中。通过这样做,它们减少了有源层所需材料的数量,但保持了相同的电输出水平。

“我们能够看到正确的浓度是多少,以及我们需要将多少这种材料放入太阳能电池以获得增强,”麦克米隆 - 布朗说。 “这非常有益,因为我们使用的活性层材料非常昂贵而且非常少见。”

尽管硅藻最初对于活性层来说太大,但他们能够通过简单的研磨工艺来固定硅藻。 “它不会中断我们现有的加工步骤,因此它不会增加任何复杂性或挑战,并且可以肯定是对现有商业化有机太阳能电池的轻松添加,”McMillon-Brown说。

麦克米伦 - 布朗和泰勒表示,通过一些调整,可能会有更好的结果。

“我们可以使用不同种类的硅藻,并将其定制为合适的尺寸,并且我们还可以使用一些更好的供体 - 受体聚合物来提高性能,”泰勒说。

麦克米隆 - 布朗说,一旦她了解了这些硅藻,她的研究看起来就像是一个天生的适合她的研究。

“我的工作是仿生学的,所以我一直在研究自然界中现有的模式和结构,”她说。 “我们一直在寻找自然界中的新模式,因为我们相信自然解决了我们所有的工程问题 - 我们只需要找到解决方案。”

出版物:LyndseyMcMillon-Brown等人,“Light-trapping in polymer solar cells by processing with nanostructured diatomaceous earth,”Organic Electronics,第51卷,2017年12月,第422-427页; DOI:10.1016 / j.orgel.2017.09.009

来源:耶鲁大学工程与应用科学学院

如果您觉得本站还不错,就请分享给身边的好友吧