Nanotechnologie-fokussierte Solarzellen

Nanotechnologie-fokussierte Solarzellen

Mit dem Aufkommen der Nanotechnologie im Bereich der Solarzellenproduktion und der Entwicklung moderner Architekturen haben sich für die Geschäfts- und Technologiewelt neue Möglichkeiten für verschiedene Solarzellenanwendungen eröffnet. All diese neuen Designs sollen die Solarzellen vollständig durchscheinend machen. Die endgültige Zusammensetzung transparenter Solarzellen ist eine Mischung aus durchscheinendem Substrat (aus Glas oder Kunststoff) und Nanoschichten aus Materialien mit spezifischen optischen Eigenschaften und Dicken, die für die Absorption außerhalb des sichtbaren Lichtspektrums verantwortlich sind.
Transparente Zellen emittieren sichtbares Licht und verbrauchen dann Strom, wodurch ultraviolettes Licht und Infrarot erzeugt werden. Dieser innovative Aspekt durchscheinender Solarzellen ermöglicht eine Vielzahl von Anwendungen in Gebäuden und Autos. Das Volumen des sichtbaren Lichts in verschiedenen Zellformen liegt zwischen 50% und 80%. Die Forscher hoffen, dass es mit Hilfe der Nanotechnologie nicht schwierig sein wird, eine Leistung von 12% zu erreichen, ohne die Eigenschaften der Zellbewegung zu beeinträchtigen. Die dickste Schicht dieses Systems ist die Glas- oder Kunststoffschicht, auf die das Gitter und die Beschichtungsschicht aufgebracht werden. Einige Beschichtungen werden im Nanobereich dem Boden hinzugefügt. In der Mitte der Schichten befinden sich zwei aktive Zellen, die angeregtes Licht absorbieren und Elektronen emittieren. Eine dieser beiden Verbindungen ist Chloraluminiumphthalocyanin, das als organischer Elektronendonor fungiert, und die andere ist der Kohlenstoff-60 (C 60) -Elektronenrezeptor.
Nanotechnologie-fokussierte Solarzellen

Die Dicke des Phthalocyanin-Chloralumin beträgt 15 und des C-60 30 nm. An allen Seiten dieser Wände sind Elektroden angebracht. Elektroden bestehen aus ITO / MoO 3. Die Breite solcher Elektroden beträgt weniger als 20 nm. Da die Elektroden durchscheinend sein können (und nicht aus gewöhnlichem Metall bestehen), kann am Ende der Zelle eine Beschichtung angebracht werden, um ihre dünne Länge von anderen Positionen im Sonnenlicht zu reproduzieren und in die Zellatmosphäre zurückzuführen. Während dieser besonderen Funktion wurde festgestellt, dass sich der größte Teil des sichtbaren Lichts nach oben und außen bewegt. Es wird transformiert, indem kurze und lange Linienverlängerungen im Spektrum im Sonnenlicht verbraucht werden.

Nanfluidic Force Moving

Eine stabile nanokristalline Linie ist ein Metall- oder Nichtmetall-Nanopartikel, das in eine Basislösung eingebettet ist. Schwebende Nanometerpartikel wie Siliziumoxid-, Titanoxid-, Kupferoxid- oder Nickelmetall-Nanopartikel oder Kohlenstoffnanoröhren und Graphen verändern die Eigenschaften der Flüssigkeitsverdrängung und der Wärmeübertragung, wodurch die Wärmeübertragung erheblich verbessert werden kann. Nanofluid wird hauptsächlich in der Fertigung verwendet, da es einen hohen Wärmeübergangskoeffizienten in Motoren oder Wärmetauschern aufweist, um sowohl die Leistung als auch die Wirtschaftlichkeit zu steigern.
In jüngster Zeit verwenden mehrere akademische Organisationen und Unternehmen Nanofluid in Solarheizungen oder Batterien. Die Kühlung von Solarzellen ist besonders wichtig, da durch die Emission langer Wellenlängen von Licht auf die Oberfläche von Solarzellen diese erwärmt werden können und dieser Temperaturanstieg die Leistung verringert. Gegenwärtig wird diese Abkühlung durch Passieren eines Flüssigkeitsmeeres erreicht, das keinen Einfluss auf den Temperaturabfall hat. Durch die Verwendung von Nanofluid wird mehr Strom von Solarzellen nach außen übertragen, was die Lebensdauer von Solarzellen verlängert. Andererseits kann diese Wärme verwendet werden, um die Wassertanks vorzuwärmen und das Innere des Hauses zu heizen.
Nanofluid wird auch in Solarstromanlagen eingesetzt. Solche solarthermischen Geräte wie Flachkollektoren und Solarmodule, Solarwarmwasserbereiter oder Entsalzungsanlagen sammeln solarthermische Energie und übertragen die aufgenommene Wärme über einen anderen Strom an die Stromaustauscher. Wärme kann verwendet werden, um Wassertanks oder Häuser anzutreiben. In dieser Hinsicht ist Nanofluid stärker und effizienter als normale Fluide, um Wärme von Strukturen zu Wärmetauschern zu transportieren.
Anwendung nanotechnologischer Photokatalysatoren auf Solarzellen
Photokatalysatoren sind typischerweise stabile Halbleiteroxide, die Photonen sammeln und ein Elektron-Loch-Paar bilden. Solche Elektronenlöcher stören die Moleküle auf der Oberfläche der Partikel. Photokatalysatoren werden in Sonnenkollektoren, Wasserreinigern, Luftverschmutzung, selbstreinigenden Linsen, Zersetzung organischer Verbindungen usw. verwendet. Wird eingesetzt. Das starke Absorptionspotential von Photokatalysatoren und ihre Empfindlichkeit gegenüber sichtbarem und ultraviolettem Licht haben ihr Nutzungsspektrum erweitert. In diesem Zusammenhang Titandioxid, Zinkoxid, Cadmiumsulfid usw. Eine Reihe von Nanophotokatalysatoren wie. Nanotechnologie-fokussierte Solarzellen
Das größte Problem für Photokatalysatoren ist die Akkumulation kleiner Wellenlängen des Sonnenlichts. Infolgedessen werden ihre Produktivität und Nützlichkeit abnehmen und ihre wirtschaftlichen Kosten werden steigen. Um dieses Problem zu lösen und längere Wellenlängen (im Spektrum der Wellenlängen des sichtbaren Lichts) mit Photokatalysatoren zu verbrauchen, mischen Sie diese zusammen oder verwenden Sie zwei Katalysatorformen gleichzeitig. Beispielsweise ist die Anwendung von Silbernanopartikeln auf Titanoxid die Rolle des Titanoxid-Photokatalysators bei der Absorption von Wellenlängen.
Dies vergrößerte die Größe stark von 400 auf 450 nm. In Anbetracht der Tatsache, dass Photokatalysatoren bestimmte Lichtspektren absorbieren, erhöht ihre Verwendung in Solarzellen die Absorption von Licht innerhalb der Zelle und erhöht die Leistung der Solarzelle. Die meisten Nanophotokatalysatoren haben selbstreinigende, dampf- und staubhemmende Eigenschaften. Ihre Verwendung außerhalb und am Körper von Solarzellen bietet eine Atmosphäre, die frei von Luftschadstoffen und Lichthindernissen in der Zelle ist, und verbessert die Absorption von Sonnenlicht und die Zellleistung. Eine weitere Funktion von Nanophotokatalysatoren in Solarzellen besteht darin, den Durchgang von Elektronen zu Elektroden zu verstärken und zu erhöhen, wodurch der Widerstand innerhalb der Zellen erhöht wird, das Absorptionsspektrum erhöht und auf sichtbares Licht gerichtet wird. In diesem Fall nimmt die Rekombination von Elektronen mit Räumen ab und der erzeugte elektrische Strom nimmt zu und die Energieübertragungskapazität verbessert sich.

Selbstreinigende und entspiegelte Nanobeschichtungen

Umweltfaktoren wie die Absorption von Licht von der Zell-Sonnenoberfläche, Regenwetter und Hindernisse, die durch die Bewegung von Licht entstehen, wie Sedimentablagerungen auf der Oberfläche von Solarzellen, sind einer der Faktoren, die die Leistung von Solarzellen einschränken. Fortschritte in der Technologie und die Erzeugung von Nanometerschichten mit faszinierenden Selbstreinigungs- und Antireflexeigenschaften verbessern die Erzeugung von Sonnenenergie, um dieses Problem zu lösen. Titanoxid-Nanopartikel können organische Verbindungen wie Kohlenwasserstoffe einfangen, indem sie die ultraviolette Wellenlänge des Sonnenlichts blockieren. Sie können die Oberflächen von Solarzellen sauber halten, indem sie die Emissionen fossiler Brennstoffe reduzieren und Kontaminationen verhindern.
Auf diese Weise tritt Sonnenlicht in die Zelloberfläche ein und die Reaktion wird effektiver und die Entwicklung von Elektronen und Räumen wird effizienter. Tatsächlich können mithilfe der Nanotechnologie die hydrophilen und hydrophoben Eigenschaften der Glasoberfläche so verändert werden, dass das Wasser die Oberfläche nicht befeuchtet und die sedimentären Wirkungen der Salze im Wasser auf der Glasoberfläche verbleiben. Da die Menge an Elektronenlochausgabe in Halbleiterzellen proportional zur Leistung des Sonnenlichts ist, können das Schutzglas der Solarzellenoberfläche und die Entfernung des Teils, der das Sonnenlicht reflektiert, und sein Übergang zur Halbleiteroberfläche die Kapazität erhöhen. In diesem Zusammenhang werden Antireflex-Nanobeschichtungen erwähnt, die aus Nanostrukturen wie Nanotransplantaten aus Polydimethylsiloxan (PDMS) oder Silica-Nanometer-Poren aus Titanoxid-Nanopartikeln bestehen. Da sich alle diese Nanobeschichtungen nur im Laborstadium des Wachstums befinden, werden sie durch die Verbesserung der Leistung von Solarzellen für die Vermarktung attraktiv.

Anwendung der Nanotechnologie in Energiespeichersystemen

Nanotechnologie-fokussierte SolarzellenEinige der Probleme bei Solarstromerzeugungssystemen sind Schwankungen und intermittierende Entwicklungen. Die Stromerzeugung in solchen Systemen hängt von Umgebungsfaktoren wie atmosphärischen Mustern, Temperatur und Sonnenlichtstunden ab. Daher sind in solchen Prozessen keine kontinuierlichen und konsistenten Ausgaben möglich. Derzeit ist auch das Vorhandensein einer Speichereinheit wie einer Pumpe erforderlich, um die Stromversorgung einzustellen.
Lithiumbatterien, der letzte Wellenempfang von Batterien sollte deaktiviert werden, da gewöhnliche Batterien ein hohes Gewicht, eine hohe Kapazität und eine schlechte Leistung aufweisen. Daher kann es für den Benutzer teuer sein, dies zu beheben. Daher sollte es entsorgt werden. Auch in diesem Bereich ist die Nanotechnologie weit verbreitet. Der wichtigste Unterschied zwischen herkömmlichen Zellen und Lithiumbatterien besteht darin, dass organische Lösungsmittel anstelle von Gas als Elektrolytlösung verwendet werden. Bei Lithiumbatterien stellt die Lithium-Ionen-Batterie eine elektrische Verbindung zwischen den beiden Elektroden her und überträgt bei diesen beiden Elektroden die Elektronen durch Laden durch Entladung.
Die in LiPF6-basierten Lithiumbatterien verwendeten Elektrolyte sind hauptsächlich Lithiumalkylcarbonat, Lithiumalkoxid und andere Salzelemente wie Lithiumfluorid. Einige der Hauptprobleme bei flüssigen Elektrolyten sind der starke elektrische Widerstand, der durch die Verwendung organischer Lösungsmittel verursacht wird. Nanomaterialien werden verwendet, um die Effizienz des Elektrolyten zu erhöhen. Die Zugabe von Pulver, insbesondere in Form von Nanopartikeln, kann die Leitfähigkeit von Verbindungen wie Aluminiumoxid, Siliziumoxid und Zirkonoxid zu nichtwässrigen Elektrolyten um das bis zu Sechsfache erhöhen. Intensive Arbeit hat zur Herstellung von festen Polymerelektrolyten anstelle von flüssigen Lithiumbatterien der ersten Generation beigetragen. Die Verringerung der Wahrscheinlichkeit einer Elektrolytkontamination, die Erhöhung der Brandtoleranz und damit der Schutz sind Eigenschaften von Polymerelektrolyten. Bei Anschluss an Photovoltaik-Systeme zeigt ein Modell das Laden und Entladen einer Lithiumbatterie.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der Einsatz von Nanotechnologie beim Bau und der Entwicklung der Effizienz von Solarzellen derzeit im Forschungsprozess ist. Es kann jedoch davon ausgegangen werden, dass die Übergangszeit zur kommerziellen Arena für dieses Gebiet unmittelbar bevorsteht und unvermeidlich ist. Angesichts des enormen Versprechens, das diese Branche bei der Steigerung der Effizienz von Solarzellen gemacht hat, kann die Kommerzialisierung dieser Technologie als wichtiger Meilenstein in der Solarzellenindustrie angesehen werden.

Verweise:
https://www.researchgate.net/publication/328654798_Nanotechnology_Phenomena_in_the_Light_of_the_Solar_Energy
https://asmedigitalcollection.asme.org/energyresources/article/136/1/014001/366595/Nanoscience-and-Nanotechnology-in-Solar-Cells
https://www.intechopen.com/ nanotechnology

Schriftsteller: Ozlem Guvenc Agaoglu

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