Skip to main content
Przejdź do strony domowej Komisji Europejskiej (odnośnik otworzy się w nowym oknie)
polski polski
CORDIS - Wyniki badań wspieranych przez UE
CORDIS
Zawartość zarchiwizowana w dniu 2024-06-18
Ultra precise nanoparticles to harvest light

Article Category

Article available in the following languages:

Nanocząstki zwiększają wydajność konwersji energii świetlnej na elektryczną

Naukowcy z UE dowiedli, że niezwykłe właściwości optyczne maleńkich nanocząstek półprzewodnikowych i metalowych mogą być wykorzystywane w energii słonecznej, przyczyniając się do zwiększenia sprawności ogniw słonecznych oraz przygotowania takich urządzeń do masowego wejścia na rynek.

Nanocząstki pozwalają na stworzenie elektrycznej platformy materiałowej, która oferuje nowe możliwości przekształcania światła słonecznego w elektryczność. W szczególności, nanostruktury półprzewodnikowe, w których co najmniej jeden wymiar jest wystarczająco mały, by generować efekty ograniczenia kwantowego, mają duży potencjał w zakresie poprawy sprawności podstawowych procesów fotokonwersji. W ramach projektu ULTRA PARTICLE (Ultra precise nanoparticles to harvest light) naukowcy starali się zwiększyć wydajność przy pomocy kropek kwantowych (QD) i cząstek metali. Ostatecznym celem było takie zmodyfikowanie QD i cząstek metali, by pochłaniały one w ogniwie słonecznym fotony o energiach obejmujących dużą część widma elektromagnetycznego. Dzięki temu ogniwa słoneczne mogłyby generować więcej energii elektrycznej z tej samej ilości światła. QD to trójwymiarowe nanokryształy półprzewodnikowe o wyjątkowych właściwościach wynikających z ich składu, kształtu i rozmiarów. Manipulowanie ich rozmiarami prowadzi do zmiany zarówno absorpcji, jak i emisji QD. To właśnie dzięki tej właściwości umożliwiającej precyzyjne dostrojenie QD zyskały one tak wielką popularność w wyświetlaczach wykorzystywanych w różnych urządzeniach elektronicznych, od smartfonów po telewizory. Cząstki metali silnie rezonują (mają własności plazmoniczne) pod wpływem światła o określonej barwie, co zwiększa ich absorpcję optyczną w otaczającym je półprzewodnikowym ogniwie słonecznym. W ramach projektu ULTRA PARTICLE naukowcy pozyskali najnowocześniejszy klaster agregacji gazowej do produkcji dobrze zdefiniowanych nanocząsteczek o jednakowym rozmiarze. Po podłączeniu go do istniejącego cienkowarstwowego urządzenia rozpylającego zespół otrzymał próbki nanocząstek srebra, złota, glinu, krzemu (Si) i germanu osadzone na rozmaitych podłożach. Dokładna analiza przy pomocy mikroskopii sił atomowych i transmisyjnej mikroskopii elektronowej potwierdziła, że nanocząstki nadają się do wbudowania w amorficzny krzem. Jest to kolejny krok w kierunku wykorzystania nanostruktur metalicznych wspierających miejscowe plazmony powierzchniowe — wzbudzenia elektronów przewodzących na granicach metali i dielektryków — w celu zwiększenia absorpcji światła słonecznego. W międzyczasie zespół przygotował nanocząstki Si w rozmiarach mieszczących się w ramach ograniczenia kwantowego, co stanowiło główny cel projektu określony we wniosku o finansowanie. Nanocząstki przygotowano w na tyle dużej ilości, by móc produkować cienkie błony składające się z nanocząstek zgodne z typem wymaganym w fotowoltaice cienkowarstwowej. Projekt ULTRA PARTICLE położył podwaliny pod dostosowywanie właściwości optycznych kropek kwantowych w celu umożliwienia pochłaniania przez nie większego zakresu długości fal. Znaczne zwiększenie wydajności tej technologii i zbudowanie ogniw słonecznych opartych na QD pozwoli na tańszą konwersję światła słonecznego w elektryczność i pomoże w upowszechnieniu tego rodzaju urządzeń.

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania

Moja broszura 0 0