Energia słoneczna odgrywa ma znaczny udział w światowej produkcji energii. Dla zwiększenia jej wydajności uczeni wykorzystują wyjątkowe właściwości mikroskopijnych nanocząsteczek półprzewodzących, obniżając jednocześnie koszty i przygotowując rynek do upowszechnienia tego rodzaju energii oraz tego skutków.
Fotowoltaika zmniejsza zależność od paliw kopalnych, a tym samym obniża poziom emisji i minimalizuje wpływ na globalną zmianę klimatu. Zwiększa także trwałość i bezpieczeństwo energetyczne, jako że światło słoneczne nie jest zależne od sytuacji geopolitycznej. Wiele z technologii solarnych jest stosunkowo rozwiniętych, jednak powszechne ich zastosowanie nastąpi jedynie wówczas, gdy uda się osiągnąć przełom prowadzący do znacznego obniżenia kosztów.
Założeniem finansowanego przez UE projektu ULTRA PARTICLE (Ultra precise nanoparticles to harvest light) jest wykorzystanie wzrostu wydajności dzięki użyciu kropek kwantowych (QD) do redukcji kosztów na jednostkę elektryczności. Badacze dostosowują QD w taki sposób, by absorbowały fotony będące nośnikami energii w znacznie większym zakresie widma elektromagnetycznego. Dzięki temu przyrządy solarne będą generować więcej energii elektrycznej z tej samej ilości światła.
QD to mikroskopijne półprzewodniki nano, urządzenia do konwersji energii o wyjątkowych właściwościach wynikających z ich rozmiarów. Manipulowanie tymi rozmiarami prowadzi do zmian absorpcji i widm emisji QD. To właśnie dzięki tej właściwości umożliwiającej staranne dostrojenie QD zyskały tak wielką popularność w wyświetlaczach wszelkiego typu, od smartfonów przez tablety po ekrany telewizyjne.
Badacze z zespołu ULTRA PARTICLE pozyskali najnowocześniejszy klaster agregacji gazowej do produkcji dobrze zdefiniowanych nanocząsteczek o jednakowym rozmiarze. Po podłączeniu go do istniejącego cienkowarstwowego urządzenia rozpylającego, zespół rozpoczął produkcję pierwszych próbnych nanocząsteczek srebra (Ag), krzemu (Si) i germanu osadzonych na rozmaitych podłożach.
Staranna ewaluacja potwierdziła obiecującą morfologię, w związku z czym badacze przeszli do zanurzania nanocząsteczek Ag w amorficznym Si. Jest to ważny krok na drodze do wykorzystania plazmonowych właściwości nanocząsteczek metalicznych, który pozwala im uzyskać większy zakres długości fali.
W międzyczasie zespół z powodzeniem wyprodukował nanocząsteczki Si w rozmiarach mieszczących się w ramach ograniczenia kwantowego, co stanowiło główny cel projektu określony we wniosku o finansowanie. Naukowcy przygotowali ponadto na tyle dużą ich ilość, by móc produkować cienkie błony składające się z nanocząsteczek zgodne z typem wymaganym w fotowoltaice cienkowarstwowej.
Dzięki temu osiągnięciu uczeni mogli przystąpić do dostosowywania rozmiaru QD, tak aby mogły dotrzeć do dowolnej części solarnego widma elektromagnetycznego. Wyższa wydajność umożliwi tańszą produkcję elektryczności metodą fotowoltaiki, zachęcając do upowszechnienia technologii na rynku i przynosząc duże korzyści zarówno konsumentom, jak i wytwórcom i planecie.
poleca:
Studentnews.pl